La vertiente hidrográfica que vierte aguas al mar Mediterráneo ocupa un tercio de la superficie española. Excepto el Ebro, los ríos de esta vertiente son cortos y poco caudalosos, porque discurren por zonas con escasas precipitaciones. Tienen un caudal irregular: sufren frecuentes crecidas y acusados estiajes.
Algunos son cursos intermitentes: torrentes y ramblas, que tan sólo llevan agua cuando se producen las precipitaciones.
El río Ebro es un excepción. Su curso es largo, pues nace en la Cordillera Cantábrica, una zona de precipitaciones abundantes, atraviesa la depresión de Ebro y tras cruzar la cordillera Costero Catalana, desemboca, formando un amplio delta en el mar Mediterráneo. Su caudal es abundante y bastante regular, tanto por su lugar de nacimiento como los aportes de sus afluentes pirenaicos ( Aragón, Gallego, Cinca, Segre) e Ibérico ( Jalón, Guadalupe).
Otros ríos destacados de esta vertiente son el Turia, el Júcar, el Segura y el Guadalhorce.
Las cuencas de los ríos de la cuenca hidrográfica que vierte aguas al océano Atlántico ocupan dos tercios de la superficie. Es la vertiente más extensa.
La mayoría de los ríos atlánticos se caracterizan por su gran longitud ya que su nacimiento esta muy alejado de su desembocadura.
Tienen un régimen irregular, porque recorren extensas llanuras en las que se da un clima de tipo mediterráneo. No obstante suelen ser ríos caudalosos, ya que reciben aguas de muchos afluentes que preceden de zonas montañosas con abundantes precipitaciones.
Entre los ríos de esta vertiente destacan:
El Miño, rio corto, caudaloso y de régimen regular.
El Duero, recorre la Submeseta Norte y tiene la cuenca más extensa de los ríos de la península.
El Tajo, discurre por la Submeseta Sur y es el río más largo de la península.
El Guadiana, recorre la Submeseta Sur, el menos caudaloso de los ríos atlánticos y con un acusado estiaje.
El Guadalquivir, recorre su gran depresión y en su tramo final forma las marismas del Guadalquivir. Estas marismas conforman uno de los principales humedales de Europa ( cerca de 2000 km2 ), En estos terrenos se practica una provechosa agricultura centrada en el cultivo del arroz.