Das Wasser ist ein entscheidender Faktor der Landschaftsgestaltung. Die Kraft des Wassers hat in Jahrmillionen Fluss- und Bachtäler gebildet, Gesteinspakete abgetragen, Schluchten eingeschnitten, Boden weggeschwemmt und so die Landschaft geprägt, die heute zu Wanderungen und Ausflügen einlädt.

Außer dem Neckar verlaufen die meisten Haupttäler im Buntsandstein-Odenwald von Norden nach Süden und münden in den Neckar. Einen eigenen Weg zum Rhein hat die Weschnitz gefunden, die bei Weinheim in die Rheinebene austritt. Im Bereich Mudau – Buchen – Walldürn fließen die Flüsse und Bäche dagegen dem Main zu.

Der wichtigste Fluss im Naturpark ist der Neckar. Er ist erdgeschichtlich jung. Sein Oberlauf mündete noch Ende der Jurazeit in die Donau. Erst mit dem Einbruch des Oberrheingrabens schnitt sich der Neckar immer weiter in den sich heraushebenden Odenwald ein.

Viele Odenwaldbäche blieben bis heute von Regulierungen verschont und fließen noch in ihrem natürlichen Bachbett. Zahlreiche Mühlen in den Bachtälern
zeugen noch heute von der einstigen Bedeutung der Gewässer als Energiequelle. Der Odenwald ist ebenfalls berühmt für seine vielen Brunnen. Das Odenwälder Quellwasser ist weich und als Trink- und Tafelwasser sehr begehrt.