Речная сеть является продуктом эрозии. Атмосферные осадки довольно редко и только в течение очень непродолжительных периодов времени стекают сплошным слоем. Неровности рельефа заставляют отдельные струйки сливаться вместе и далее двигаться уже в виде сосредоточенных потоков, размывающих подстилающую поверхность. Эти потоки формируют разнообразные продольные углубления, борозды, рытвины, быстро увеличивающиеся в размерах, особенно в случае рыхлых, лишённых растительности почв. Так постепенно образуются овраги. Сначала овраги обладают только временным стоком. Но по мере прорезания потоком водоносных слоёв, благодаря непрерывному грунтовому питанию появляются ручьи и речки (условно ручей от малой речки отличают по отсутствию у первого поймы и террас).

Современная речная сеть развивалась в течение многих тысячелетий. На протяжении геологических эпох она претерпевала изменения в связи с тектоническими процессами, наступлением и отступлением ледников, трансгрессией и регрессией моря, и в результате собственной эрозионной деятельности водотоков. Естественно, все эти изменения происходят и сейчас, при этом основные контуры речной сети определяются первичным (тектоническим и ледниковым) рельефом, но со временем (геологическим) потоки воды способны стереть с лица земли даже высокие горы.

Все реки, впадающие в главную реку, совместно с ней образуют речную систему. Помимо главной реки в речной системе выделяют притоки различных порядков. Порядки притоков могут назначаться самыми разными способами, однако в российской гидрологической практике чаще всего используется следующая (восходящая) схема: притоки, впадающие непосредственно в главную реку, называются притоками первого порядка; притоки, впадающие в притоки первого порядка, — притоками второго порядка и т.д. Серьёзный недостаток этой схемы состоит в том, что порядок притока практически никак не характеризует его количественно (насколько приток большой и сколько воды несёт). Другая схема (нисходящая), распространённая в США, в некоторой степени устраняет этот недостаток: первый порядок присваивается притокам, не имеющим своих притоков; второй — притокам, принимающим не менее одного притока первого порядка; третий — притокам, принимающим не менее одного притока второго порядка и т.д. Наивысший порядок при такой схеме достаётся главной реке. Однако и у этой схемы есть недостаток: главная река может сохранять свой порядок на большом протяжении, несмотря на то, что её водность будет заметно увеличиваться при впадении крупных притоков.

Речные системы весьма разнообразны по рисунку их сети. Характер сочленения притоков с главной рекой и их расположение в речной системе влияют на продолжительность и форму половодья и паводков. В вытянутом бассейне с равномерным расположением притоков добегание осадков до замыкающего створа более продолжительное, и паводок имеет выположенную форму. В округлом бассейне с радиально расположенными главными притоками концентрация осадков в главном русле происходит быстрее и гидрограф приобретает более острую форму.

Таким образом, рисунок речной системы во многом определяет характер водного стока в ней. Сам же характер рисунка зависит главным образом от геологического и геоморфологического устройства территории (см. Рис. 2).

Реки протекают в долинах с самыми разнообразными поперечными сечениями и продольными профилями. Современные речные долины формировались в тектонических понижениях, пропаханных ледниками. На протяжении десятков тысяч лет водный поток преобразовывал долину, изменял её продольный профиль и плановые очертания. Размеры долин и русел рек находятся в тесной связи с величинами стока и гидрологическим режимом.

Речные долины имеют сложную форму и состоят из набора характерных элементов (см. Рис 3). Две речные долины при встрече никогда не пересекаются, вместо этого они образуют одну общую долину. Глубина долин доходит до нескольких десятков метров на равнинах и до нескольких тысяч метров в горах.

Долины рек в плане имеют, как правило, извилистый вид. В продольном направлении долины имеют общее падение по направлению к устью (см. Рис. 4). Сверху вниз вдоль долины могут встречаться локальные углубления, иногда довольно значительные, вплоть до того, что дно долины приобретает обратный уклон (обратите внимание, что на Рис. 4 линия профиля никогда не идёт вверх, т.к. профили построены по поверхности воды, а не по тальвегу).

По происхождению долины бывают тектонические, ледниковые и эрозионные. Как правило, каждая отдельно взятая долина представляет собой комбинацию одного из первых двух типов с третьим, но тектоническое происхождение для всех долин первично.

По характеру поперечного профиля различают следующие типы долин:

1. Щели — глубокие и узкие долины с отвесными, иногда нависающими склонами; ширина по дну почти равна ширине русла;
2. Каньоны — глубокие долины с очень крутыми склонами и сравнительно узким дном. Формируются в сухих климатах и легко размываемых грунтах;
3. Ущелья — глубокие горные долины со скалистыми крутыми, обычно выпуклыми склонами;
4. Трапециевидные — широкие долины с прямыми или выпуклыми пологими склонами. Это наиболее распространённая форма долин на равнинах;
5. Корытообразные — широкие долины с вогнутыми склонами, выполаживающимися к тальвегу, и с широким дном.