丰台区境内河流众多，如凉水河、丰草河、马草河、小龙河、哑叭河、牤牛河……最著名的是永定河。这些河流分属永定河水系、北运河水系、大清河水系。永定河左、右堤之间属永定河水系，河东属北运河水系，河西属大清河水系。

永定河是北京的母亲河，哺育了北京地区最初的文明，对北京的城市发展起到至关重要的作用，古称“？水”，隋代称“桑干河”，金代称“卢沟”。每年7月至8月为汛期，河水自燕山峡谷急泄，两岸峭壁林立，河水浑浊，挟带大量泥沙。元、明代有“浑河”之称。河床迁徙无常，原称“无定河”，历史上曾留下多条故道，其中离北京较近的大型故道有3条：古故道由衙门口东流，沿八宝山北侧转向东北，经海淀，循清河向东与温榆河相汇；西汉前，故道自衙门口东流，经田村、紫竹院，由德胜门附近入城内诸“海”，转向东南，经正阳门、鲜鱼口、红桥、龙潭湖流出城外；三国至辽代，故道自卢沟桥一带，经今天的看丹、南苑到马驹桥，这一故道历时900余年,到清康熙三十七年(1698年)，疏浚河道，加固岸堤，才将“无定河”改名为“永定河”，取河道永久安定之意。

永定河河道的变迁，使得丰台至南苑一带河湖交错、水草茂盛，成为天润地泽之地。与北京旧城六海水系相对应，南苑又被称为“南海子”，自辽代起，这里就成为皇家狩猎的场所，及至明朝，时人将“南囿秋风”列入“燕京十景”之中。永定河频频改道，使得丰台地面下掩埋着多条或深或浅的古河道以及厚厚的河卵石与粗砂，过去丰台地下水资源十分丰富，在丰台东部的东管头、水头庄、万泉寺一带，曾有百余泉水流出，称为“百泉溪”。

永定河是区境内第一大河，由北向南横穿全区。该河源于山西省宁武县管涔山麓，经河北省怀来县官厅水库称“永定河”，流经山西、内蒙古、河北三省区和北京、天津两市，经海河入海。永定河自三家店出山后进入丰台区的鹰山嘴，丰台区管段左堤长11.3千米，右堤长9.3千米，区境内面积16.2平方千米。河上有京原铁路桥、京广铁路桥、卢沟桥、卢沟新桥、永定河大桥等。丰台区段附近有历史名城——宛平城，1937年7月7日，侵华日军在此制造了“卢沟桥事变”，抗日战争全面爆发。

由于永定河上游坡陡流急，河水含沙量大，洪枯季节相差悬殊，下游河道变动不定，历史上经常泛滥成灾。新中国成立后，本着“治水必须治沙”的原则，修建水利设施，同时开展水土保持。沿河建有多个水利枢纽：永定河门头沟段有官厅水库、斋堂水库、落坡岭水库等，永定河丰台段有拦河闸、泄洪闸、大宁水库等。2020年4月，官厅水库开闸向永定河补水，5月12日，水头经过大兴国际机场到达京冀交界的大兴区榆垡镇崔指挥营处，永定河北京段25年来首次实现了全线通水。