В верхней части бассейна значимая роль в питании реки Иртыша принадлежит горным снегам и ледникам. По мере перехода в равнинные части возрастает боля снегового питания. Совместно с тем становится заметным дождевой сток левых притоков р. Тобола, стекающих с восточных склонов Уральского хребта. Изменение по длине реки типа ее питания приводит к разным чертам аква режима. В верхней части течения аква режим р. Иртыша близок к алтайскому типу. В то же время наличие Бухтарминского водохранилища сглаживает неравномерность стока. При течении реки по степной зоне, с ничтожной боковой проточностью, колебание уровня воды ещё более сглаживаются. По мере дальнейшего течения реки и впадения в неё притоков аква режим приобретает отчётливо выраженные черты Западно- Сибирского типа. Впадение такового крупного притока, как Тобол, ещё более увеличивает эти особенности: весеннее половодье растягивается до глубочайшей осени, стояние больших уровней воды длится более 2 месяцев, а влияние дождевых паводков становится незаметным. Более высокие уровни воды в верховье реки (Чёрный Иртыш) наступают в среднем 10 июня. Ниже Бухтарминского и Усть-Каменогорского гидроузлов наивысшие уровни воды инсталлируются при весеннем половодье с 30 апреля, в районе с. Шульба (2922 км) до 30 июня в устьевой части реки. Низкие летние уровни воды, до этого всего, наблюдаются в начале нижней трети реки 6 октября в районе с. Тевриза (1154 км) , в низовье реки они наступают 18 октября, а верховье (в пределах р. Чёрный Иртыш) – 31 октября. Годовая амплитуда колебаний уровней воды возрастает сверху вниз по течению: в верховье она равна 3,3 м, в среднем течении 6,5, в низовье 8,2 м. Среднемноголетний расход воды устье реки равен 2803 м3, что соответствует модулю стока 1,7 л/с км.