Vejle Kommune har 350 km offentlige vandløb, ca. 1.200 km private vandløb samt et større antal grøfter og kanaler. Blandt de største vandløb, som løber gennem kommunen, er Vejle Å, Omme Å og Brande Å. Både Gudenå og Skjern Å har deres udspring i kommunen. Skjern Å følger kommunegrænsen mod nord og vest for derefter kortvarigt at gennemskære kommunen på sin vej vestpå, mens Gudenå følger kommunegrænsen mod sydøst for snart at dreje østpå ind i Hedensted Kommune.
De mange vandløb afvander kommunen mod både vest og øst. Eksempelvis afvander Skjern Å samt Omme Å via Varde Å til hhv. Ringkøbing Fjord og Ho Bugt i vest, mens Vejle Å-systemet med bl.a. Egtved Å, Grejs Å og Vejle Å afvander til Vejle Fjord i øst.
Siden 1990’erne er der gennemført en række projekter for at forbedre vandløbenes miljøtilstand. Vandløbsstrækninger er blevet genslynget, opstemninger er fjernet, og tilledningen af næringsstoffer er begrænset. Resultatet af de mange indsatser er, at de fleste af kommunens vandløb i dag er i god tilstand.
Søerne er især repræsenteret ved småsøer og vandhuller, som er koncentreret i det kuperede morænelandskab i kommunens østlige dele. Hovedparten af kommunens ret få større søer ligger i skellet til de tilstødende kommuner, heriblandt Rørbæk Sø, Nedersø og Kulsø i nord og Rands Fjord i sydøst. Centralt i kommunen kan man dog også finde de to store søer Fårup Sø og Engelsholm Sø. I forbindelse med etableringen af vådområder langs Vejle Å, umiddelbart vest for Vejle, er der desuden anlagt to nye søer, Knabberup Sø og Kongens Kær. Tilsammen giver det Vejle Kommune 4.134 søer på mindst 100 m2. De få store søer betyder dog, at søerne, trods det ellers høje antal, i alt kun dækker 883 ha, svarende til knap 1 % af kommunens areal.
