Чуйская долина имеет развитую речную сеть. Особенно густо речная сеть развита на северных склонах Кыргызского Ала-Тоо. Большая часть этих рек относится к бассейну р. Чу. Малые реки северо-западной части хребта при выходе из гор теряются на безводной равнине. Главной водной артерией является река Чу. Площадь водосборного бассейна — более 50 тыс. км2. Длина реки вместе с рекой Джоон-Арыком 140 км., а в пределах Чуйской впадины - 237 км.
По гидрографическим особенностям и условиям формирования стока бассейн реки Чу подразделяется на три части: верхнюю - от истока до выхода из Боомского ущелья, среднюю - в пределах Чуйской впадины и нижнюю, охватывающую пустыни Казахстана, с преимущественным рассеиванием стока.
Река Чу образуется слиянием рек Кочкор и Джоон-Арык у с.Кочкорки и направляется к северо-востоку, а затем прорывается узким ущельем длиной 4-5 км через хребет Кара-Коо и выходит в долину Орто-Токой, где сооружено одноименное водохранилище. Через тоннель, длиной около 650 м вода водохранилища подается в реку, которая направляется к западной части котловины оз. Иссык-Куль, отделяясь от него низменной полосой шириной 10 км. У г. Балыкчы река поворачивает на запад и протекает через горную долину шириной 1,0-1,5 км, затем вступает в глубокое и узкое Боомское ущелье, протяженностью 22 км при ширине 100-150 м. Здесь река Чу слева принимают в качестве притоков Байдамтап, Конгорчоак, Сулуу-Терек и др. У выхода из Боомского ущелья в реку Чу впадает его самый крупный правый приток Чонг-Кемин. Дальше река выходит в Чуйскую впадину и принимает свой второй правый приток Кичи-Кемин. От Боомского ущелья река Чу на протяжении более 10 км протекает в относительно узкой долине, прижимаясь больше к левому склону так, что ровные пространства террас развиты преимущественно по правому берегу. Пойма здесь представлена прерывисто. Между выходом из Боомского ущелья и п.г.т. Кемин в поперечном профиле долины намечаются кроме поймы еще 5 террас высотами 5, 15, 20, 65 и 80 м над уровнем реки (М.М. Решеткин, 1933). В районе п.г.т. Кемин по обоим берегам реки развиты три нижних террас. При прослеживании склонов террас вниз по течению наблюдается последовательное, более или менее закономерное их отступание от реки, уменьшение высоты и все большая сглаженность. Западнее п.г.т. Кемина долина реки Чу сильно расширяется. Пойма приобретает значительное развитие, достигая местами более 1 км ширины, а сама река разветвляется здесь на блуждающие рукава и протоки. Падение реки по И.С. Щукину (1983) также сильно уменьшается (от 0.0098 ниже выхода из Боомского ущелья до 0,0040 у Токмока и ниже вплоть до Константиновского моста) Русло реки Чу извилистое, его ширина в створе г. Бишкек 30-35 м. Глубина вреза реки 0,3 — 2,1 м.
Ниже г. Токмок до Чемючской (Чумышской) плотины долина реки Чу расширяется до 2-3 км, сильно заболочена и характеризуется обильными выходами «кара-суу». Самый крупный из них - Красная речка (Кызыл-Суу). Реки Красная на левом берегу р. Чу и Черная на правом (в Республике Казахстан) имеют в основном питание грунтовыми водами. За Чемючскими скалами река Чу продолжает свое течение по широкой долине, которая сужается за гребнем Ыйык-Тоо. Ниже этого гребня р. Чу теряется в песках Моюн-Кума.
Река Чу относится к рекам ледниково-снегового питания, для которых характерно наличие двух подъемов уровня воды. Первый из них весенний вызывается таянием снега в нижней части водосборного бассейна, и второй летний — более длительный и мощный подъем воды происходит от таяния вечных снегов и ледников в высокогорьях. По данным Джел-Арыкского гидропоста, средний многолетний годовой расход воды в верхнем течении - 31,0 м3 сек., а в Чуйской долине 53,5 м3 сек. Максимальный расход, наблюдаемый в летний период, составляет 210 м3 сек., а минимальный зимний расход равен 4,3 м3 сек. Наименьший средний годовой расход р. Чу 45,3 м3 сек., зарегистрирован в 1946 г. Наибольший расход в размере 65,5 м3 сек отмечен в 1934 г.
Меженный период, приходящийся на холодный период года, характеризуется, как правило, относительно невысокими расходами и отсутствием интенсивных колебаний расходов. В это время сток поддерживается практически целиком за счет поступления в русловую сеть подземных вод.
Воды реки Чу используются для орошения равнины Чуйской впадины при помощи выведенных из реки магистральных каналов (БЧК и др.). Река Чу располагает большими гидроэнергетическими возможностями.
В Чуйской впадине река Чу принимает свои многочисленные левые притоки. Некоторые из них не доходят до р.Чу. Большинство этих притоков заложены в высокогорьях северного склона Кыргызского Ала-Тоо.
Основную роль в гидрографии хребта играют реки, представляющие типичные горные водотоки с бурным течением и энергичной разрушительной деятельностью. Несмотря на сравнительно незначительную величину русел большинства рек, долины их в горах представляют глубокие ущелья (Шамшы, Ысык- Ата, Аламюдюн).
По характеру питания и расположению истоков все реки, стекающие с северного склона Кыргызского Ала-Too относятся к типу ледниково-снегового питания. Это левые притоки р. Чу - реки Шамшы, Кегети, Ысык-Ата, Аламюдюн, Ала-Арча, Сокулук, Ак- Суу, Кара-Балта и др. Истоки их лежат на высоте более 3500 м, основную роль играют талые ледниковые воды. Но в формировании стока участвуют также атмосферные осадки и подземные воды. Для режима рек этого типа характерны два максимума расхода - весенний, связанный с таянием сезонных снегов и длительное летнее половодье, которое, в связи с энергичным таянием ледников проявляется бурно, особенно в июле-августе. Высокое стояние воды у этих рек наблюдается довольно продолжительное время - с апреля до сентября.
Среднегорные реки, истоки которых расположены на высоте 3000-3200 м, питаются в основном атмосферными осадками и сезонными снегами, а также подземными водами. В большинстве случаев они берут начало от родников, выходящих по шву разлома земной коры или по трещинам горных пород. К ним относятся реки северного склона Кыргызского хребта Кызыл-Суу, Алчалу, Талды- Булак, Норус, Джыламыш, Каингды и др. В основном это небольшие горные реки с крутым падением и быстрым течением - длиной не более 15-20 км. Паводки указанных рек наступают весной с таянием зимних снегов и протекают бурно, но кратковременно. Летом они маловодны.
В реках берущих свое начало в низкогорьях, предгорьях Кыргызского хребта вода появляется лишь весной во время выпадения осадков, а летом они пересыхают.
Большинство этих рек оканчивается слепыми устьями на предгорной равнине Чуйской долины. В таблице 10 приводится гидрографическая характеристика крупных рек, стекающих с северного склона Кыргызского хребта.
Из левых притоков р. Чу самым крупным водотоком является река Шамшы. В верхнем течении она протекает по узкому ущелью и выходит в Чуйскую долину. Туюкским и Кольторским отрогами долина р. Шамшы разделена на три части - бассейны Туюка, Ат-Джайлоо и Кель-ора. Общая длина реки Шамшы 58 км. Площадь водосборного бассейна реки 457 км2. Среднегодовой расход воды 5,68 м3 сек, максимальный - 29,4 м3 сек, минимальный -1,13м3 сек. Самый крупный приток реки Шамшы - это Туюк. Его длина 24 км, а площадь водосборного бассейна - 132 км2.