塔克拉玛干沙漠有许多河流注入流沙地区，像塔里木河、叶尔羌河、车尔臣河、和田河、克里雅河等，有的河流竟纵穿沙漠而过。这些河流大都发源于塔里木盆地南部的昆仑山、喀喇昆仑山和北部的天山。由于水源丰沛，河流两岸的谷地蕴含着水质优良、水量充足的地下水，有的地方泉水溢出，形成许多零星的小湖。