Ežerai
Sartai — ketvirtas pagal dydį ežeras Lietuvoje (1336 ha) bei iš visų Lietuvos ežerų turi ilgiausią kranto liniją — beveik 80 km. Didžiausios ežero daubos bei stačiausi krantai yra šiaurineje Sartų dalyje. Krantai čia kyla iki 30 m aukščio, o giliausia vieta siekia 22 m. Didžiausias ežero plotis — 950 m, vidutinis — 500 m. Ežere yra 7 salos. Didžiausia sala yra 6,5 ha ploto ir vadinama Didžiaja sala. Antra pagal dydi Dumblynės sala, nuo seno yra gyvenama. Archeologai ją įvardija kaip kelių laikotarpių archeologijos paminklą (neolito pabaigos—žalvario a. pradžios ir I-o tūkstantmečio pirmosios pusės gyvenvietės), o saloje rastą lobį datuoja X—XII a. Ši sala gyvenama ir šiandien.
Sartų ežeras primena šakotą medį, kurio kamienas 12,7 km ištįsęs šiaurės—pietų kryptimi, o nuo jo į abi puses linksta šakos ir nuo jų „nutrūkę“ ežerai — Zalvė, Zaduojys. Sartų ežero šakos dar vadinamos rinomis. Bendras šakų ilgis net 30 km. Išskiriamos šešios šakos turi vardus: Dusetos, Bradesos (Zalvos), Pasartės, Kriaunakumpio (Lašės), Audrakumpio (Ragavos), Kalbutiškių. I Audrakumpį įteka Audra, į Kriaunakumpį — Kriaunos upė. Kriaunakumpio ir Audrakumpio šakos galais beveik siekiasi, jas skiria tik vos 400 m papelkejęs slėnis. Ši vieta nuo seno vadinama Pervalka. Pavasariop ją neretai užlieja vanduo ir Sartų ežere atsiranda didžiulė, beveik 6 km2 dydžio sala.
Kadangi Sartus maitinantis baseinas yra šimteriopai didesnis už paties ežero plotą, vandens lygis ežere pavasarį vidutiniškai pakyla 1,2 m, o 1951 m. buvo pakilęs daugiau nei 2 m. Sartų pavadinimas todėl ir kildinamas iš „sarto“ t.y. „raudo, rusvo“ — taip ežeras atrodo pavasarį suplūdus drumzlėms iš tolimiausių didžiulio baseino vietų.
Iš viso Sartų regioniniame parke yra 34 ežerai ir parko ežeringumas sudaro 16,5%. Be Sartų, 100 ha plotą viršija dar du ežerai — Rašai ir Zaduojys, o likę ežerai yra mažesni nei 50 ha. 19 ežerų plotas neviršija 10 ha, 8 iš jų plotas yra tik iki 1 ha, trys tokie ežerėliai yra bevardžiai.
Batimetriškai tirti 10 Sartų regionino parko ežerų. Du ežerai, Rašai ir Mėlynis priklauso seklių ežerų grupei (vidutinis gylis neviršija 3 metrų), visi likusieji — vidutinio gylio ežerų grupei. Giliausi regioninio parko ežerai — Zaduojys, Sartai ir Keležeris, kurių maksimalus gylis — atitinkamai 23, 22 ir 15 m. Kitų ežerų maksimalus gylis neviršija 10 m. Kai kurių Sartų apylinkių ežerų pavadinimai yra sėliškos kilmės — Zaduojys, Zalvys, Čiaunas.
Upės
Sartų ežero Kalbutiškių šaka prateka didžiausia ir ilgiausia šiaurės rytų aukštaičių upė — Šventoji. Kartu su Kriauna, Audra, Meletine, Biržupiu, Serbentupiu ir kitais intakais Šventoji per metus i Sartus atplukdo daugiau nei 300 mln. m3 vandens. Prie šio skaičiaus pridėjus dar apie 10 m3 vandens, iškrintančio į ežerą lietumi, galima pasakyti, kad per metus Kalbutiškių įlanka nuplaukia penkeri Sartai. Beveik visa Šventosios vaga regioninio parko teritorijoje eina Sartų, Rašų, Limino ežerais.
Pelkės
Pagal durpynų kadastro duomenis Sartų regioniniame parke išskiriamos 23 pelkės. Dauguma jų — iki 50 ha ploto žemapelkės. Didžiausios jų — Vasynos pelkė Dusetų girioje, Raisto pelkė, arba Pakerių balos šiauriniame Čiauno ežero krante, Ilgašilio, Baršenų ir kitos pelkės. Vakariniame regioninio parko pakraštyje įsiterpia išeksploatuotas Minkūnų durpynas.