La Loire traverse le département du sud-est vers l’ouest. Son débit aux environs d’Orléans est essentiellement souterrain et provoque parfois des effondrements circulaires du lit, les bimes. Les bancs de sable y sont instables, ce qui explique partiellement la relative mauvaise réputation du fleuve dans ce secteur. Le fleuve arrose les villes de Briare, Gien, Sully-sur-Loire, Châteauneuf-sur-Loire, l’agglomération orléanaise, Meung-sur-Loire, Beaugency.
Le Loiret, résurgence de la Loire, donne son nom au département et ne fait que 12 kilomètres de long. Il rejaillit dans le parc Floral de la Source dans le quartier d’Orléans La Source. La région entre Loire et Loiret est classée « zone inondable » même si la dernière crue importante remonte au xixe siècle.
Le Cosson, l’Essonne et le Loing empruntent également le territoire du département.
Le département du Loiret est hydrologiquement coupé en deux : le nord et le nord-est appartiennent au bassin hydrographique de la Seine, le sud et le sud-est appartiennent à celui de la Loire.
Quatre canaux traversent le département, il s’agit des canaux d’Orléans, de Briare, latéral à la Loire et du Loing.
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