За время существования города гидрографическая сеть на его территории претерпела существенные изменения. Застройка низких болотистых мест потребовала искусственного осушения территории.
Сооружались каналы, служившие одновременно и водными путями, засыпались ненужные каналы, ручьи и водоемы, берега Невы спрямлялись и у реки отвоевывались значительные пространства. Всего было заключено в трубы или засыпано около 50 рек, ручьев и проток и 200 озер и прудов. Еще в конце XIX в. дельте Невы было 48 рек и каналов, образующих более 100 островов, а к концу нашего, XX в., в результате природных и антропогенных факторов, сгонно-нагонных явлений, засыпки искусственных и естественных водотоков и др. факторов число островов сократилось до 41. Но и сейчас даже одна левобережная часть центра города по протяженности каналов и речек (около 40 км) не уступает Венеции или Амстердаму. Длина морской береговой линии в пределах современной городской территории - около 35 км.
Образовавшаяся около 4 тыс. лет назад река Нева (древнее название - Нево, как и Ладожского озера), ее бассейн и особенно дельта имеют определяющее значение в жизни города. Особенность реки и ее дельты - относительная стабильность конфигурации, так как русло ее сложено из трудноразмываемых озерно-ледниковых и послеледниковых отложений. При малой протяженности (всего 74 км) Невы средний расход воды в ее истоке составляет 2480 м3/с; средняя ширина - от 400 до 600 м при средних глубинах 8-10м (максимальная глубина - 24 м - у Арсенальной набережной). В черте города Нева разветвляется на много рек и протоков, из них сам крупные - Большая Нева, Малая Нева и Большая Невка. Эти реки разделяют город на четыре равные части - Адмиралтейскую, Васильевский остров, Петербургскую и Выборгскую стороны. Помимо Большой Невки, есть Средняя и Малая Невки. Между этими реками располагаются Каменный, Крестовский и Елагин острова.
Одна из проток - река Фонтанка (ранее она называлась Безымянным ериком) - плавной дугой охватывает центральную часть города. Ее протяженность 6.7 км. Другая протока - река Мойка (около 5 км) - также протекает в центральной части города и образует Адмиралтейский остров. Еще один из рукавов Невской дельты - река Смоленка - отделяет от северной части Васильевского острова остров Декабристов (ранее Голодай). Между Петроградской (ранее Петербургской) стороной и островом Петровский протекает река Ждановка, а между той же стороной и Аптекарским островом - река Карповка. Из многочисленных каналов наиболее крупные - Грибоедова (ранее Екатерининский), Крюков, Обводный.
С первых же лет после основания города проводились работы по укреплению берегов. В 1715 г. Петр 1 издал указ, согласно которому каждый владелец примыкавшего к рекам участка обязан был забить сваи и засыпать за них землю "под опасением жестокого истязания". В 1763 г. берег Невы напротив нового Зимнего дворца был одет в гранит, и этот участок набережной стал образцовым для строительства других как на Неве, так и на ее протоках. В настоящее время протяженность укрепленных и одетых в гранит набережных составляет 143 км. Грандиозные по масштабам работы, связанные с укреплением берегов, осуществлены в Кронштадте и на Котлинском архипелаге в целом. Подпорные стенки более чем у 30 островов этого архипелага по площади каменной облицовки почти не уступают всем стенкам набережных Невы и ее рукавов.
Подземные водоносные горизонты на территории города находятся на глубине 40-50 м. Еще в 1718 г. был открыт Полюстровский источник целебных железистокарбонатных вод. И в настоящее время с глубины 40 м по двум мощным скважинам подается минеральная вода, схожая по содержанию элементов с водой кавказского курорта Железноводск. Во многих местах имеются мощные родники и ключи. От них, например, питаются фонтаны Петродворца, пруды Павловска.
