San Sebastián de los Reyes pertenece, como principal, a la Cuenca del Tajo, y a la Cuenca del Jarama como secundaria.

En el norte del término municipal, se une el río Guadalix al Jarama que recorre durante unos once kilómetros el término municipal, de norte a sur, constituyendo en gran parte de su recorrido el limite este del municipio.

El río Jarama desde su nacimiento discurre por cuatro tramos bien diferenciados, encontrándose a su paso por San Sebastián de los Reyes en su tramo medio, donde la vegetación arbórea y arbustiva está bien conservada, constituyendo el cauce del río un hábitat especial, generalmente encharcado y sometido a la erosión de las aguas corrientes.

Los arroyos que atraviesan el municipio de oeste a este y vierten al Jarama, son de norte a sur los siguientes: Arroyo de las Chinas, Arroyo del Tallar, Arroyo del Peralejo, Arroyo de Viñuelas, Arroyos de la Dehesa y de Valconejero que al confluir, forman Arroyo de Quiñones, y al sur el Arroyo de la Vega que en gran parte de su recorrido constituye el límite con Alcobendas.

 De especial importancia son el de Viñuelas con curso continuo y gran variedad de vegetación ribereña en sus orillas, y el de Quiñones, de curso estacional que fue restaurado con fondos de infraestructuras y mejoras medioambientales de la UE en el año 1996