根据相关数据，山西人均占有水资源量仅为388立方米，约为全国平均值的20%，属于严重缺水地区。

但山西却是“华北水塔”，在水资源方面对河北省有着重要的贡献。山西省拥有黄河和海河两大水系，是京津冀地区的水源涵养地。

山西省的水资源主要来源于大气降水，大部分河流发源于省内，并向省外流出。其中，大清河流域的上游支流包括发源于太行山区的大沙河、唐河、磁河、府河、漕河等，这些河流最终汇入河北省的大清河。

海河的上游河流之一桑干河起源于山西省北部，经过张家口进入河北，最终在天津汇入渤海。海河及其支流对华北平原的农业灌溉和城市供水至关重要。

山西位于中国北部，其地形以山地和高原为主，总体地势北高南低。年平均降水量约为534毫米，但分布极不均匀，夏季多雨而冬季干燥。

山西省地处黄土高原，地形起伏较大，拥有众多山脉，华北平原上的许多河流都发源于山西省。如太行山脉和吕梁山脉，这些山脉是多条河流的发源地。从山西流出的河流对华北平原的形成和发展起到了关键作用。

山西省的水资源总量大约为152.4亿立方米，包括地表水和地下水。河川径流总量约为114亿立方米，地下水资源量约为93.3亿立方米。水资源分布极不均衡，主要集中在河流上游和山区，而下游和平原地区则相对贫乏。

1956年至2000年期间，平均地下水补给资源量为86.35亿立方米/年，平均天然资源量为84.04亿立方米/年。山西省地下水资源的开采量只占可采资源的45%，这表明存在一定的开采限制，以保护水资源不被过度消耗。

山西地形以山地和高原为主，特别是太行山脉和吕梁山脉，山脉的阻隔作用使山西成为一个相对封闭的区域，有助于雨水的集中和地表水的汇集。有利于径流的形成。

高海拔地区容易留住湿润空气形成降水。高海拔使得山西气候较华北平原温和，蒸发量相对较低，尤其是在冬季，这减少了水分的损失，有助于水源的积累。

山西地处黄土高原，黄土层深厚，具有良好的渗透性和蓄水能力，能够储存雨水并在非降雨期缓慢释放，维持河流的稳定流量。有些地区存在石灰岩地质，形成了溶洞和地下河系统，这些地下水流在某些地点会以泉水的形式冒出，增加了河流水量。

山西降水集中。尽管年平均降水量不多，但山西的降水集中在夏季，与华北平原农作物的生长期同时。短时强降水可以迅速形成地表径流，补充河流水量。山区的地形使得夏季暴雨时，雨水迅速汇聚成溪流，形成河流网络。

山西省境内河流众多，共有大小河流1000余条，主要以季节性河流为主，水量变化的季节性差异大。这些河流源于东西高原山地，向西向南流的属黄河水系，向东流的属海河水系。

黄河水系在山西境内的面积为97138平方公里，占全省总面积的62%；海河流域在山西的流域面积为59133平方公里，占全省总面积的37.8%。

黄河和海河是山西的主要两大水系，黄河干流从山西省旁内流过，沿途接纳了多条支流，如汾河、沁河、涑水河、三川河、昕水河、桑干河、滹沱河和漳河等。

汾河是山西省内最大的河流，被山西人称为“母亲河”，对山西省的历史文化有深远的影响。汾河源于管涔山脚下的雷鸣寺，全长710公里，纵贯省内中部。汾河流域的水资源总量为33.58亿立方米，占山西省水资源总量的27.2%。截至2024年2月22日，汾河水库的蓄水量为1.32亿立方米。

沁河也是黄河的一级支流，发源于山西省平遥县黑城村。沁河的多年平均来水量为0.497亿立方米，平均流量为1.67立方米/秒，汛期一般在6月至9月，这段时间的天然径流量占全年总水量的50%-60%。沁河的最大年径流量约为最小年径流量的四倍左右。

进入90年代以来，沁河入黄水量平均为3.73亿立方米，与多年均值8.97亿立方米相比，减少了5.24亿立方米，减幅达58.4％。

山西省的大清河流域（包括唐河、沙河）是大清河水系的源头，它们在山西境内收集雨水和地下水，然后流向下游的河北省，最终汇入大清河。对下游华北平原的农业灌溉有直接影响。

漳河分为清漳河和浊漳河两支，清漳河流经太行山区，在黎城下清泉进入河北省，境内河长150公里，流域面积4043平方公里；浊漳河经长治盆地，在平顺马塔村流入河南省，境内河长223.2公里，流域面积较大。

根据历史数据，从1956年到2000年，山西省的多年平均河川径流量为86.8亿立方米，其中年平均出境水量为73.92亿立方米。当然实际的水量会因年度降水差异和气候变化而有所不同。在干旱年份，流入华北平原的水量会减少；而在丰水年份，水量则会增加。

此外，山西省通过万家寨引黄北干支线工程每年向左云县提供3600万立方米的水资源，并且通过万家寨引黄工程向永定河提供了大量的生态补水，总计超过13亿立方米。2023年该工程向永定河补水1.65亿立方米，而到2024年累计向永定河补水超过13亿立方米。