•  Allier : au Nord-est, le bassin versant de l’Allier représente une superficie d’environ 850 km². Le principal affluent de l’Allier en territoire cantalien est l’Alagnon.
• Dordogne : au Nord-ouest et à l’ouest, le bassin versant de la Dordogne représente une superficie d’environ 2900 km². La Dordogne sert de limite départementale avec la Corrèze sur environ 50 km sous la forme, principalement, de lacs de barrages hydroélectriques (Bort-les-Orgues, Aigle, Marèges, …). Ses principaux affluents sur le département sont la Cère, la Maronne, l’Auze, la Sumène et la Rhue.
• Lot : au Sud, le bassin versant du Lot représente une superficie d’environ 2100 km². Le Lot sépare le Cantal de l’Aveyron sur environ 15 km. Les deux principaux affluents de ce bassin dans le Cantal sont la Truyère et le Célé.

Les formations volcaniques dominent largement et correspondent aux reliefs les plus élevés (supérieurs à 1000 mètres). Ces formations très dures sont peu sensibles à l’érosion : les cours d’eau sont généralement de type torrentiel sur les premiers kilomètres, puis de type « rivières a méandres » sur les plateaux basaltiques (Santoire, Ander) ou au cœur des anciennes vallées glaciaires (Cère, Jordanne, Alagnon). La nature volcanique ou métamorphique des roches explique un ruissellement très important : le linéaire de cours d’eau témoigne de ce phénomène. Ainsi, malgré les précipitations moyennes assez importantes, les étiages peuvent parfois être assez sévères. A la périphérie de la zone volcanique, les roches sont de type métamorphique ou granitique : ces types de roches sont plus sensibles à l’érosion et les cours d’eau y ont creusé des gorges pouvant être assez encaissées (Alagnon aval, Maronne aval, Goul, Bès, …). Des dépôts alluvionnaires sont présents principalement au sein des vallées glaciaires (Maronne, Cère, Alagnon, …).