大盘山国家级自然保护区是钱塘江、瓯江、灵江三大水系主要支流发源地。区内西北部的花溪、花街溪等属钱塘江水系，分别自保护区腹地由南向北、由东南向西北注入安文溪，流经南江、东阳江、金华江，在兰溪马公滩注入钱塘江南源干流衢江。大盘山南麓系灵江水系最大支流始丰溪的源头，从直盆坑到大盘，与源于保护区东北片的牛路溪汇合，向东北流至方前入里石门水库，而后再向东北流经平桥镇，折东南流经天台县城，南流至临海三江，从左岸汇入灵江水系干流永安溪。另一路源于大盘山西南牛角山的西南山麓，经里西坑、小盘至沙溪口，与源于九头石另一路溪流汇合，往东南入溪炉港，在仙居官路入灵江水系干流永安溪。保护区西南部的大岗尖是瓯江支流好溪的发源地，向西南经溪上、双峰、仁川、冷水向南入好溪，在丽水入瓯江水系干流大溪。
