Acque superficiali
Le acque sono da sempre un segno caratteristico del territorio modenese.
La città di Modena è costruita tra i fiumi Secchia e Panaro, dalle cui innumerevoli inondazioni ha dovuto più volte difendersi. La sua particolare posizione topografica, al passaggio tra l'alta e la bassa pianura, era caratterizzata in passato dalla presenza di un fitto reticolo di corsi d'acqua, alimentati anche dalle acque profonde risalenti in superficie da numerosi fontanili, ora praticamente scomparsi.
Le acque superficiali in tempi storici sono state confluite attraverso un sistema di canali nella città verso il Canale Naviglio per renderlo navigabile, ma oggi questa situazione può determinare situazioni critiche nello smaltimento delle acque meteoriche durante gli intensi temporali che sempre con maggiore frequenza si verificano.

L'impegno degli enti locali modenesi per difendere la città dalle inondazioni e dagli allagamenti è stato consistente ed ha portato negli anni '80 alla realizzazione delle casse di espansione sui fiumi Secchia e Panaro e a provvedere alla realizzazione di un programma per una serie di scolmatori fognari entro la città tutt'oggi in corso di realizzazione.

Acque sotterranee
Il sistema acquifero modenese è condizionato dalla situazione idrogeologica del territorio sotteso a monte, caratterizzato dalla presenza di corpi alluvionali (conoidi) formati dai corsi d'acqua appenninici al loro sbocco in pianura.
Le dimensioni delle conoidi dipendono dalla forza del corso d'acqua che le ha generate; nel territorio comunale è presente il corpo centrale della conoide del fiume Secchia, mentre ai bordi si sviluppano quelle dei torrenti minori e del fiume Panaro. Questa conformazione fisica fa si che nel territorio comunale siano presenti potenti acquiferi da cui traggono alimentazione i pozzi dell'acquedotto cittadino e quelli dell'acquedotto che rifornisce i comuni della bassa modenese. Tuttavia poiché gli acquiferi presenti traggono alimentazione dai territori di monte caratterizzati da sempre da un forte utilizzo agricolo e zootecnico, ne sopportano anche le conseguenze in termini del contenuto di nitrati, che seppure ampiamente entro i limiti di legge, richiedono attenzione nel seguirne l'eventuale evoluzione.
I campi pozzi degli acquedotti sono da anni protetti da un sistema di monitoraggio sulla qualità dell'acqua in arrivo tale da garantire un'erogazione nell'acquedotto sicura e di qualità certa.
La gestione dell'acquedotto cittadino è affidata a Hera s.p.a.
Depurazione delle acque reflue
Il Comune di Modena è dotato di un impianto di depurazione centralizzato al servizio del capoluogo e di impianti frazionali che in alcuni casi depurano anche scarichi provenienti da frazioni di comuni posti a monte. Allo stesso modo, una quota degli scarichi di frazioni poste a valle del capoluogo vengono depurate da impianti di altri Comuni. Con questo sistema di depurazione quasi il 100% della popolazione residente in ambito urbano è servita.
L'impianto di depurazione principale è ubicato in prossimità del Canale Naviglio il quale raccoglie il sistema fognario della città.