По количеству ледников (1.130) и площади оледенения (890 кв. км) Алтай занимает третье место среди горных стран мира. Наибольший из них - Мёнсу - имеет длину 11 км и находится в Катунском хребте. Близ массива Белухи сосредоточено 169 ледников площадью в 151 кв. км. Между хребтами по разломам текут многочисленные реки, которые характерны глубокими долинами с крутыми склонами. Среди наиболее крупных рек - Башкаус и Чулышман, питающие через Телецкое озеро Бию, реки Чуя, Аргут, Коксу, мощные притоки Катуни, Чарыш, Ануй и Песчаная - притоки Оби, Бухтарма - один из истока Иртыша. Реки Алтая по режиму относятся к алтайскому типу. Они питаются главным образом талыми снеговыми водами и летними дождями. Характерны незначительный сток зимой, длительное весенне-летнее половодье и высокий уровень воды в реках летом, поддерживаемый таянием ледников в Центральном и Южном Алтае.

На Алтае множество озёр - более 6 тысяч, многие из них каровые или моренно-подпрудные. Часто говорят, что Алтай - это страна голубых озёр. Наиболее крупные - Телецкое, Маркаколь - находятся в котловинах тектонического происхождения. Особой известностью пользуется живописнейшее Телецкое озеро (длина его 78 км, средняя ширина - 3,2 км, глубина - до 325 м) с крутыми лесистыми, а местами и скалистыми берегами. Самое большое в Горном Алтае озеро Маркаколь (около 449 кв. км.) также славится очень красивыми берегами и богатыми животным и растительным миром. Кулундинское озеро - самое большое среди всех озёр Алтая (728 кв. км).