Na obszarze województwa zielonogórskiego uchodziły do Odry jej największe dopływy sudeckie: Nysa Łużycka i Bóbr; gęsta sieć małych rzek, kanałów i rowów melioracyjnych. Województwo zielonogórskie stanowiło obszar, na którym występowała znacząca liczba jezior naturalnych (głównie polodowcowych). Około 500 jezior miało powierzchnię powyżej 1 ha, w tym 26 miało powierzchnię ponad 100 ha. Największymi jeziorami województwa były: Jezioro Sławskie (828 ha), Osiek (604 ha), Niesłysz (496 ha), Lubikowskie (340 ha). Najgłębszym jeziorem było Jezioro Ciecz k. Łagowa (56 m, pow. 174 ha).
Lesistość – w 1967 r. lasy zajmowały 44,5% powierzchni województwa (największa lesistość wśród województw); 91,4% powierzchni leśnej stanowił drzewostan iglasty, głównie sosnowy (Puszcza Rzepińska, zachodnia część Puszczy Nadnoteckiej, północna część Borów Dolnośląskich). Dla zachowania resztek pierwotnej przyrody do 1967 r. utworzono na terenie województwa zielonogórskiego 10 rezerwatów, w tym 2 faunistyczne.