Mặc dù hướng chảy cơ bản của các sông là hướng Tây - Đông, nhưng tùy theo hướng của mạch núi kiến tạo hoặc do địa hình cục bộ, dòng sông có thể uốn lượn theo các hướng khác nhau trước khi đổ ra biển Đông. Đặc biệt là sông Tô Hạp, bắt nguồn từ dãy núi phía Tây của huyện Khánh Sơn, chảy qua các xã Sơn Trung, Sơn Bình, Sơn Hiệp, Sơn Lâm, Thành Sơn rồi chảy về phía Ninh Thuận. Đây là con sông duy nhất của tỉnh chảy ngược dòng về phía Tây. Hai con sông lớn nhất tỉnh là Sông Cái (Nha Trang) và sông Dinh. Sông Cái có độ dài 79 km, bắt nguồn từ hòn Gia Lê cao 1.812 m chảy qua Khánh Vĩnh, Diên Khánh, Nha Trang rồi đổ ra biển qua Cửa Bé (Tiểu Cù Huân) và Cửa Lớn (Đại Cù Huân). Sông Dinh bắt nguồn từ vùng núi Chư H'Mư (đỉnh cao 2.051 m) thuộc dãy Vọng Phu, có tổng diện tích lưu vực 985 km², chảy qua thị xã Ninh Hòa và đổ ra đầm Nha Phu.