Šiaulių rajono teritorija patenka į Europos ežeringąją juostą, bet ežeringumu nepasižymi. Vandenys užima 4646 ha, tai sudaro 2,6 proc. viso rajono ploto.

Šiaulių rajone yra 27 ežerai, kurie užima 1842,4 ha plotą. Didžiausi jų: Gudelių (plotas - 218,6 ha), Paežerių (140,6 ha), Kairių (81,4 ha), Bijotės (61,4 ha), Jonelaičių (25,8 ha) Geluvos (17,9 ha), Pašvinio (15,7 ha).

Rajone yra 51 dirbtinis tvenkinys. Jie užima 963,3 ha plotą. Didesni iš jų: Dargaičių (18,8 ha), Pakumulšių (34,4 ha), Raganių (54,9 ha), Bubių žuvininkystės tvenkinių masyvas išsidėstęs 418 ha plote. Kiti tvenkiniai yra mažesni kaip 10 ha arba labai maži.

Šiaulių rajoną vagoja gana tankus upių ir upelių, dažniausiai įtekančių į Ventą ir Dubysą, tinklas. Rajono upės priklauso Ventos, Mūšos ir Dubysos (Nemuno) baseinams. Natūraliomis ir melioratorių tiesintomis vagomis per rajoną teka 35 upės, kurių bendras ilgis yra 474,4 km. Ilgiausios upių vagos yra Ventos (41,7 km), Ringuvos (30,2 km), Kulpės (25,8 km), Ventos-Dubysos kanalo (22,6 km), Žyžmos (21,9 km), Švėtės (20,3 km), Žarės (19,6 km), Dubysos (17,2 km), Eimanto (17,1 km), Šiaušės (17 km), Šiladžio (15,8 km), Norutos (15 km).