Реки Южного Урала и Зауралья принадлежат к системам трех бассейнов: 1) Волги с Камой и Белой, 2) Оби с Иртышом и Тоболом и 3) Урала.
К первому относятся все реки западного склона Уральских гор. Главнейшими из них в пределах Челябинской области являются: Ай с притоками Кусой и Саткой, Юрюзань с притоком Катавом и Сим с рядом мелких притоков.
Ай и Юрюзань впадают в р. Уфу, которая тоже берет начало в Челябинской области (Кыштымский район), а Сим является притоком реки Белой..
Все эти реки имеют характер типичных горных рек, глубоко врезающихся в массивы хребтов и в большинстве представляющих собой бурлящие, клокочущие потоки. Особую прелесть придают им их живописные берега, то утесистые и скалистые, то обрамленные пышной растительностью светлозеленых лесов.
К бассейну Оби относятся реки восточных склонов Урала и Урало-Тобольского водораздела. Наиболее крупными из них, кроме самого Тобола, являются Исеть с Миассом, Синарой и Течей и Уй с Увелькой, Ка-рак-Тугузаком и Кисель-Тугузаком.
Реки восточной равнины по характеру своему тихи и спокойны, а берега их покрыты зарослями ольхи, черемухи и разных кустарников.
Тобол, берущий начало в Казахстане, входит в Челябинскую область несколько выше Усть-Уйска и пересекает ее в меридиональном направлении, протекая с юга на север на протяжении около 400 км. Вблизи Ялуторовска р. Тобол покидает пределы Челябинской области и дальше течет уже по Омской области, где и впадает в Иртыш.
В верховьях русло реки заключено в узкую долину со скалистыми берегами. От места впадения речки Аята долина Тобола, переходя в Западносибирскую низменность, расширяется до 3—5 км, а ниже впадения р. Уя до 5—10 км.
Здесь Тобол круто поворачивает на восток и течет так около 60 км, почти до самого Звериноголовска, где вновь поворачивает на север, сохраняя, в основном, это направление уже до самого устья.
Являясь в общем рекой степной, Тобол изредка прорезывает и лесные участки,— например, между Звериноголовском и Усть-Уиском.
Наиболее крупными притоками Тобола являются слева: Уй, Абуган, Куртамыш, Юргамыш, Ик, а также несравненно меньшие: Ннан, Большая/ и Малая Мендерки и Черная.
Река Уй с притоком Увелькой представляет собой довольно разветвленную систему рек и речек.
Уй берет начало в горе Уй-Таш, первые 28 км течет на территории башкирской республики, а войдя на территорию Челябинской области, извилистой долиной направляется к Троицку.
Здесь в Уй слева впадает Увелька, а далее Уй, слабо повертывая на восток, течет по границе с Казахстаном, по степным пространствам Зауралья.
Пройдя с. Усть-Уйское, река впадает в Тобол, протекая по территории области в общем около 380 км из всей своей длины в 450 км.
Притоки Уя разнообразны по своему характеру. В верховьях реки некоторые из них напоминают горные ручьи,— например, Большой Космакты и Агыр. С выходом в равнину, уже у пос. Уйского, Колхозного района, все притоки, как и сама р. Уй, спокойны, тихи и чрезвычайно маловодны. Многие из них в летнее время пересыхают. Поэтому вся долина реки и повышения Урало-Тобольского водораздела испещрены пересохшими руслами ручьев и логами.
Тот же характер носят и речки, которые прорезают юг Челябинской -области: Карталы-Аять, Полтавка и другие, более мелкие.
Из всех притоков Уя наиболее крупным является Увелька. Она берет свое начало из оз. Кундравинского. Длина ее 240 км. Начинаясь на высоте 273 м над уровнем моря, она на протяжении первых 40 км течет в направлении с севера на юг по широкой до 10 км долине, покрытой лугами.
В среднем течении Увелька принимает ряд притоков, из которых более крупными являются: Коелга, Кабанка, Кумляк, Сухарыш и ряд других, более мелких.
Коелга и Сухарыш прорезывают мощные известняки, в которых много пещерных образовании, пока еще не изученных.
Реки Уй и Увелька с притоками, протекая по юго-востоку Челябинской области, являются единственными водными артериями, призванными обеспечить орошение этого засушливого степного района.
К бассейну р. Урала относится сам Урал, протекающий по Челябинской области только своим верхним течением, и довольно развитая сеть его притоков, особенно справа, из которых важнейшими являются: Ми-дяк, с огромным количеством своих мелких притоков, Большой и Малый Кизилы, Янгелька, Худолаз, Уртазымка, а на самом севере — Бирся. Последняя интересна тем, что, начинаясь на западном склоне Уральских гор, она прорезывает хребет, как это делает и еще одна река в пределах Челябинской области,—Киолим.