Samsun su kaynakları yönünden oldukça zengin bir coğrafi yapıya sahiptir. İlin en büyük akarsuları Kızılırmak ile Yeşilırmak'tır. Bu iki akarsu il topraklarını geçtikten sonra Karadeniz'e ulaşırlar. Bunların yanı sıra ilde irili ufaklı çok sayıda akarsu bulunmaktadır. Ancak bu akarsuların düzensiz bir debisi ve akışı vardır.
Kızılırmak Sivas'ın İmranlı ilçesinin doğusundaki Kızıldağ'dan (3.025 m) kaynayan Kızılırmak Orta Anadolu Bölgesinde geniş bir yay çizdikten sonra Sivas, Kayseri, Nevşehir, Kırşehir, Ankara, Çankırı ve Çorum illerini suladıktan sonra Samsun'dan Karadeniz'e dökülür. Kızılırmak'ın uzunluğu 1.355 km.dir.Samsun il sınırları içerisinde geniş bir yay çizer ve Bafra deltasını oluşturur. Karadeniz'e döküldüğü yerde Türkiye'nin en geniş deltasını oluşturur. Bu deltanın yüzölçümü 560 km2, uzunluğu 30 km.dir.
Yeşilırmak Sivas'ın Koyulhisar ilçesinin güneyindeki Kösedağ'ın yamaçlarından doğan Yeşilırmak Türkiye'nin en büyük akarsularının başında gelmektedir. Yeşilırmak Tozanlı Çayı, Çekerek Suyu ve Kelkit Çayının birleşmesinden oluşan bu akarsı Sivas, Tokat ve Amasya illerinden geçtikten sonra kuzeydoğu yönünde aktıktan sonra Samsun-Tokat sınırını oluşturur. Bu bölgede Karakuş Çayını da alarak Canik Dağları arasında küçük vadilerden geçer ve Civa Burnunda Karadeniz'e dökülür.
Samsun'un diğer akarsuları da: Tersakan Çayı, Mert Irmağı, Terme Çayı, Karaboğaz Deresi, Kürtün Çayı, Abdal Deresidir. Barajlar
Hasan Uğurlu Barajı,Samsun ili Ayvacıkilçesinde, Yeşilırmak üzerinde, elektrik enerjisi üretimi amacı ile 1971-1981 yılları arasında inşa edilmiş bir barajdır.Kaya gövde dolgu tipi olan barajın gövde hacmi 9.223.000 m3, akarsu yatağından yüksekliği 135,50 m, normal su kotunda göl hacmi 1.073,75 hm3,normal su kotunda göl alanı 22,66 km2'dir. 500 MW güç kapasitesine sahip HES (hidroelektrik santralı) yılda 1.217 GWh elektrik enerjisi üretir.
Suat Uğurlu Barajı,Samsun ilinde, Yeşilırmak üzerinde, sulama ve elektrik enerjisi üretimi amacı ile 1975-1981 yılları arasında inşa edilmiştir.Kaya gövde dolgu tipi olan barajın gövde hacmi 2.151.000 m3, akarsu yatağından yüksekliği 38,00 m, normal su kotunda göl hacmi 182,00 hm3, normal su kotunda göl alanı 9,70 km2'dir. Baraj 83.312 hektarlık bir sulama alanına hizmet vermekte, 46 MW güç kapasitesindeki HES yılda 273 GWh elektrik enerjisi üretimi sağlamaktadir Altınkaya Barajı,Samsun iline bağlı Bafra ilçesinde Kızılırmak Nehri üzerinde kurulmuş olan baraj ve hidroelektrik santralı. Aşağı Kızılırmak projesinde yer alan ve kaya dolgu tipinde yapılan Altınkaya Barajının göl alanı 74,5 km²'dir. Su toplama hacmi 5 milyar 673 milyon m³'tür.
Elektrik enerjisi üretimi için ve taşkın önleme maksadıyla yapılmış olan barajın yapımı 1988'de tamamlandı. Altınkaya Barajının suları herbiri 175 MW'lık (toplam 700 MW) dört üniteyi beslemektedir. Dört üniteden meydana gelen ilk iki ünitesi 1987, diğer ikisi 1988 senesinde devreye giren hidroelektrik santralından yılda 1 milyar 632 milyon KWh enerji üretilmektedir