Upata geográficamente es una zona de transición de la cuenca del Orinoco, a la cual pertenece el hoy severamente contaminado río Yocoima, hacia el Río Padre también drenan al norte los pequeños cursos de agua de la Serranía de Imataca, la cual abraza a Upata por el este. 

Otro sector del borde externo del valle en el oeste, cuyas aguas se originan en las serranías de Guayabal, y más distante en el Retumbo, y El Trical, forman la pequeña cuenca del río El Retumbo, que drena hacia la Hoya del Caroní, a través de las sabanas y selvas ubicadas más allá de la vieja misión de Cupapuy. 

Al sureste y noreste del Valle, en la zona que lo limita con las llanuras de El Palmar, Santa Bárbara, el Carichapo y el Oronata, Upata entre en contacto con la cuenca del Yuruari, tierra del oro y la ganadería.

Al oeste algunos riachuelos desembocan en el Lago de Guri y en la margen derecha del Caroní. Al norte y noroeste, y al noreste de Upata los curso de agua desembocan en el río Yocoima o Upata. Al este en las cercanías de la ciudad se desarrolla la cuenca alta y el valle alto del río Yocoima, más allá de la serranía de Santa María, a 10 kilómetros al este las aguas del macizo colinoso de Imataca El Buey, que bajan de la serranía, desembocan en el sistema hídrico de Hualpa, Guanaraparo, ambos tributarios del Carichapo y éste a su vez tributa su caudal al Yuruari. Al sur en la zona de Cupapuí Santa Rosa, hasta el sector San Juan en la carretera Upata El Manteco, los riachuelos forman parte de la cuenca del Caroní, y más distante también al sur se encuentran las llanuras de Las Topias, y serranías Apurito, Guacamayo, Machí, cuyos cursos de agua forman parte de la cuenca del Yuruari.

Vegetación

Bosques de altitud media circundan esta zona, con hojas perennes en la zona húmeda de Cupapuicito, Sabanetica, California, El Algarrobo, Los Purgos, La Carata, franjas de Guacarapo y El Toro, Santa Rosa, Cerro San Germán, El Aguador, mientras en el resto estas formaciones vegetales pierden las hojas durante el verano, o época de sequía, que se extiende con mayor fuerza desde febrero hasta mediados de abril.

En su zona geográfica domina la sabana en las áreas de suelos extremadamente ácidos o pedregosos, también posee sabanas abiertas tipo chaparral, sabanas alternadas con bosques bajos con prepoderancia de leguminosas,, matorrales, ecosistemas de vegetación saxícola en sustrato de lajas, algunos humedales focalizados en áreas mal drenadas, alternadas con selvas tropicales subhúmedas, selvas de transición hacia el bosque tropical húmedo, bosques tropicales húmedos premontanos en los límites con el parque Nacional Canaima y en la zona alta de Supamo Parapoy Guariche y Antabare, así como bosques de galerías y selvas deciduas.