塔里木河是一条内陆河流，其水位年复一年，季节性变化很大。汛期以春季和融雪期为主，汛期短，区内沙化严重，河水含沙量大。
塔河四源流出的山口水质较好，水质类别为1-2类，可满足生活、农业灌溉和渔业养殖的需要。源流水质好于干流，上游水质好于下游。受地理环境因素和农田排水的影响，非汛期干流水质较差，河流盐度已超过盐碱区标准，水质类别在5类以上。
天山南坡河流年平均含沙量为2.0～5.6kg·M3，昆仑山、阿尔金山河流年平均含沙量为2.0～11.5kg·M3，帕米尔、喀喇昆仑山河流年平均含沙量为2.9kg·M3～5.9kg·M3，喀喇昆仑山河流年平均含沙量为2.9kg·M3塔河干流中下游4.1～5.0kg·M3。
塔河流域年平均输沙量2849万吨，最小为37900吨，相差751倍。主要来自阿克苏河、叶尔羌河、和田河。
塔河洪水可分为融雪（冰）洪水、暴雨洪水、溃坝洪水和溃坝融冰混合洪水。融雪洪水一般发生在夏季，5～9月是冰川融化期。这类洪水持续时间较长，阿克苏河、叶尔羌河、和田河洪水尤为严重。1958年8月13日库车河洪峰流量为1940m3/s。
塔河流域年平均天然径流量398.3亿立方米，主要由冰川融雪补给。无重复地下水资源量30.7亿立方米，流域水资源总量429亿立方米。
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