Los ríos de la vertiente mediterránea desembocan en el este y en el sur de España, son ríos cortos con un caudal irregular y durante muchos periodos del año van secos, exceptuando el caso del Ebro. En estos ríos, son habituales las avenidas torrenciales después de lluvias abundantes.

La cuenca del Ebro
El Ebro nace en la cordillera Cantábrica y desemboca en el Mediterráneo, recoge las aguas de los Pirineos y del margen oriental de la cordillera Ibérica. Por este motivo, en la cabecera tiene un régimen pluvial, pero en los Pirineos tiene un régimen nival, nivopluvial y pluvionival. Es el río más caudaloso de España.

Las cuencas interiores
Las cuencas interiores catalanas recogen las aguas de los Pirineos orientales que no desembocan en el Ebro, como es el caso del Llobregat, el Ter, el Fluvià y la Muga, así como las aguas del sistema Mediterráneo Catalán que llegan al Mediterráneo. Los ríos principales son el Tordera y el Besós. Son ríos cortos que acusan fuertes periodos de sequía.

La cuenca del Levante
Los ríos de la cuenca del Levante se forman en la cordillera Ibérica y en la Subbética y desembocan en el Mediterráneo. Los ríos principales formados en la cordillera Ibérica son el Millar, el Turia y el Júcar. Y el principal río con origen en la cordillera Subbética es el Segura, con su afluente el Sangonera, conocido con el nombre de Guadalentín (que nace en las cordilleras Béticas). Tiene un régimen pluvial.

La cuenca del sur
La cuenca del sur recoge las aguas de la cordillera Penibética. Los ríos más importantes son el Almanzora, el Guadalfeo, el Guadalhocre y el Guadairo. La sequía del verano agudiza su régimen fluvial, que es pluvial.