Странджа е така насечена от дълбоко врязани потоци, долове и реки, че те създават гъста мрежа сред хълмовете й и правят преминаването им не толкова лесно. В българската част на планината най-големи са Велека и Резовска.

Велека е най-голямата и най-дългата странджанска река (147 км). Извира от вр. Демиркапу в Турция и навлиза в България на 340м.н.в.с красиви проломи . В горното си течение е силно зашумена, със скалисто дъно, много бързеи и прагове. Тук тя пресича карста. Бреговете са урвести, с канари и пропасти. Тази част на реката е достъпна за туристи откъм местностите Ковач, Петрова нива и с. Стоилово. След вливането на Младежка река изменя облика си – успокоява се, речната долина се разширява, наклонът й спада рязко, появяват се красиви меандри. Тук тя приема по-големите си притоци Младежка река и Мечи дол. След м. Качул притоците стават по-къси и зимнотечащи - доловете, Грахилов, Каменски, Язменски, Влахов, Дяволски, Ангеловски, Богородишки, р.Еленица. и др.

Във Велека са установени 32 вида риби – балканска пъстърва, лупавец, речен кефал, лещанка, кротуша, кримска мряна, резовска брияна, говедарка, горчивка, речна змиорка, плоскоглаво попче и др. Три вида от ихтиофауната на реката са записани в Червената книга на България – лупавец, резовска брияна и речна змиорка. 
В долното й течение горите и крайбрежните лъки сезонно биват заливани от пролетните води – така се образува влажна зона с лонгозен характер. 
Велека е плавателна 8 км от устието си и в този участък е интересна за почитателите на водния туризъм.

Резовска - води началото си от най-високата част на Странджа на турска територия с притоците Паспаловска и Велика. Според една легеда името й се свързва с тракийския цар Резос. В миналото се е наричала с това име само в долното си течение, а за малкотърновци била Голямата река. Като гранична между България и Турция, е по-малко позната и все още не добре проучена. Сред множеството й притоци са реките Делийска, Църногорска и Лопушница, доловете - Дълбокият, Върлият, Ухленски, Живашки и др.

Край биосферния резерват “Узунбужак” реката образува меандри, наричани от местните хора “бужаци” (тихи, закътани, оградени от реката места) – Дядо Киров бужак, Големия бужак, Малкият бужак, Калето и др.

Склоновете към р. Резовска са обрасли с гъсти дъбови и източнобукови гори. По скалистите скатове често срещани са средиземноморските маквиси.По крайречните тераси и лонгози се срещат редки и защитени видове. В крайречните лонгози има значително участие лонгозната форма на странджанския дъб. 
Българският бряг е урвест, с много скални образувания, пропасти и пещери.

Резовска е по-бърза, по-усойна и по-студена от Велека и в нея пъстървата е често срещана. За поречието са характерни безкракият гущер (жълтокоремник), вдлъбнаточелият смок, наричан още змия гущерница, който е единственият отровен смок в Европа, и леопардовият смок.Влива се в Черно море в малък залив недалеч от резовския параклис „Св. Иван”.

Мечи дол – десен приток на р. Велека с дължина 26 км. Води началото си от сливането на Голям и Малък Мечи дол, които протичат през резерват “Витаново”. Тече в североизточна посока, в дълбока и гориста долина с много карстови извори.. Дива и буйна река с вирове, скални прагове, водопади и множество меандри в долната си част. Приема водите на най големия карстов извор в Странджа с късата река Докузак. Известна е с балканската си пъстърва. Преди вливането в река Велека Мечи дол преминава край с. Стоилово. В долното течение реката служи за граница на резерват „Средока”.

Младежка река (старо име - Тъмна река) – ляв приток на Велека с дължина около 40 км. Карстовите й извори са на около 1 км западно от с. Младежко, в едноименната природна забележителност. Тече в гориста долина на юг от Босненското било и се влива в р. Велека при Тракийски лагер, южно от с. Заберново. При големи засушавания водите на реката потъват в пясъците при вливането в р.Велека и частично пресъхва.. Ихтиофауната й е по-бедна от тази на р. Велека. В горното й течение се среща балканска пъстърва.

Делиевска (Делийска) река – гранична река, ляв приток на р.Резовска, с дължина около 17 км. Извира от рида Дряньовец – Капината във високата част на Странджа. В горното си течение е от най- студените, усойни и чисти странджански реки. Във водосбора й влизат южните склонове на-високата част на българска Странджа – вр. Голямо Градище (709 м), Дряновец/684м./, Голямата могила /603м./над гр. Малко Търново. На речния бряг, в м. Делиево (дн. в Репубика Турция), до 20-те години на ХХ век все още се е провеждал Делиевският панаир - един от най-прочутите събори в Странджа за онова време.

Катун – десен приток на р. Велека с дължина около 15 км. Буйна и студена река, преминаваща през карстовия район около с. Бръшлян. Влива се във Велека малко под местността Ковач. Непосредствено над устието й се намира единственият действащ рибарник в Странджа.

Църногоровска река -  ляв приток на Резовска. Събира водните течения от южната половина на Малкотърновската котловина. С най-дългия си приток достига около 8 км дължина. В долината на Църногорска река се среща странджанския дъб с лонгозната и карстовата форми. В м. Църногорово и до днес се провежда прочутият някога едноименен панаир, привличал хора от цяла Странджа и Източна Тракия.

Лопушница – приток на Резовска река. Усойна река с прекрасни източнобукови и горунови гори по склоновете и на странджански дъб - при вливането в Резовска река. Основните скали по стръмните склонове са от неустойчиви шисти и мергели, от които се образуват много свлачища. По р.Лопушница върви северната граница на резервата Узунбужак.

Трионски дол – един от най интересните водосбори в Парка, със северно изложение и компактни гори с подлес от зеленика. Носи името си от многобройните водно задвижвани триони (бичкии, чаркове), където селяните от Кондолово и Българи някога бичели трупи. Трионски дол е място за хвърляне на хайвер от речни и морски риби. Чрез Караач се влива в Черно море.

Тисовица – малка река в северните склонове на Босненското било. Преминава през вековни гори с подлес от зеленика, част от които бяха включени в резервата Тисовица. Влива се в Трионски дол.

Орешка река – Дълга около 20 км. Събира водите от северните склонове на Босненското било и южните склонове на билото Хаджийка чрез притоците Илиева река и Керина река. Водосбора е отворен на изток и поради достъпност с изградени горски пътища, през последните 50 години вековните гори са подмладени. В горещите летни месеци доловете пресъхват.

Зеленковска река – Води началото си от северните склонове на билото Хаджийка.На територията на Парка попада малка част от горното течение на реката, по която върви и неговата граница. Част от водите са отведени в язовир Ясна поляна. Чрез Дяволски дол се влива в Черно море.

Общата оценка за водното богатство от естествени водоизточници на територията на парк Странджа е, че тя е бедна планина особено в източната половина, извън карстовия район.Големите реки водят началото си от карстови извори и чрез тях поддържат и летния отток. Многогодишни измервания са извършени от ХМС само за р.Велека. Максимумът на речния отток на Велека се явява през февруари, а минимумът през септември. През зимните месеци – октомври, януари и февруари – преминават 70% от годишната водна маса. Годишният отток на Велека  варира от 323.5 млн.куб.м. в средновалежна година до 195 млн.куб.м. в суха година.

Поради неравномерното разпределение на валежа през годината, с високи стойности през зимата и много ниски през лятото, гъстотата на речната мрежа е ниска. Последното, както и неравномерността на оттока през годината, извежда на преден план значението на подземните води за практически цели.

Около 94% от баланса на странджанския район се обезпечава от карстови и пукнатинно-карстови води. В района на М.Търново те образуват напълно обособен водоносен хоризонт. В парка са открити около 120 карстови извора но само 30 от тях са с дебит над 1 л/сек. Най-големият от тях е Докузак, който има средногодишен дебит 257л/сек /максимален дебит от 1038 л/сек/. По-известни са също изворите Големият врис /10-40 л/сек/, Църногорово / 10 л/сек/, Катун /123 л/сек/, Езерото, Бакъджикския врис, Младежко и др.

Забележка: На 2 юли 2006 г. незапомнено наводнение унищожи голяма част от крайбрежната растителност покрай Велека и Резовска с притоците им и промени облика на техните долини. Самовъзстановяването на реките, като част от естествените процеси в природата, ще отнеме десетки години.