Thị xã Phúc Yên có hai sông lớn chảy qua:
- Sông Bá Hạ, bắt nguồn từ suối Nhảy Nhót giữa xã Trung Mỹ (huyện Bình Xuyên) và xã Ngọc Thanh (thị xã Phúc Yên), chảy giữa xã Bá Hiến (huyện Bình Xuyên) và xã Cao Minh đến hết địa phận xã Bá Hiến đầu xã Sơn Lôi (huyện Bình Xuyên), chảy qua thị xã, sau đó nhập vào sông Cánh chảy về sông Cà Lồ.
- Sông Cà Lồ, là một nhánh của sông Diệp Du, còn gọi là sông Nguyệt Đức. Là một nhánh sông Hồng tách ra từ xã Trung Hà (Yên Lạc), sông Cà Lồ chảy từ xã Vạn Yên (huyện Mê Linh) theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, giữa hai huyện Bình Xuyên, Mê Linh, vòng quanh thị xã Phúc Yên, qua hai huyện Kim Anh, Đa Phúc cũ đổ vào sông Cầu ở thôn Lương Phúc xã Việt Long (nay thuộc huyện Sóc Sơn). Nguồn nước sông Cà Lồ ngày nay chủ yếu là nước của các sông, suối bắt nguồn từ núi Tam Đảo, núi Sóc Sơn, lưu lượng bình quân 30m3/giây. Lưu lượng cao nhất về mùa mưa 286m3/giây. Tác dụng chính là tiêu úng mùa mưa.
24
Phường Xuân Hòa nằm bên cạnh sông Cà Lồ chảy qua Khu vực Phường Đồng Xuân và Xã Nam Viêm. Đây là nguồn nước chủ yếu phuc vụ sản xuất nông nghiệp ở địa phương. Ngoài ra Phường Xuân Hòa còn nằm gần Hồ Đại Lải - hồ nhân tạo lớn nhất tỉnh Vĩnh Phúc, thuộc địa bàn xã Ngọc Thanh. Bên cạnh lợi ích của một công trình đại thuỷ nông đối với sản xuất nông nghiệp, hồ Đại Lải còn là một trọng điểm của cụm du lịch Đại Lải và phụ cận , một khu du lịch nghỉ dưỡng cuối tuần hấp dẫn. Hồ Đại Lải cùng với một số đầm hồ khác là nguồn cung cấp nước mặt cho Thị Xã Phúc Yên.