灵渠水系由北南两渠组成。北渠俗称湘江新道，全由人工开凿而成，大致与湘江故道略成平行，渠槽在田畴间，其水位高过湘江故道，湘江水在分水塘经铧嘴分流和大小天坪坝引流后，约7分水流入北渠，在高塘村与湘江故道相会，全长3.25公里，最大引流量为12立方米每秒。

南渠自南陡口起，过严关，流至溶江镇老街的灵河口入漓江，全长约33.15公里，南渠引湘江水约3分，最大引流量为6立方米每秒。灵渠自越城峤至溶江镇的灵河口一段约29公里，主要的自然河流有4条。一为越城峤以南的始安水，源出越城峤与点灯山之间的山谷，流程2.5公里至铁炉陡附近汇入灵渠；一为源出台板石之石龙江(又称清水河)，北流10公里后再折向西流至灵山庙入灵渠；一为源出唐公背山之马尿河，北流13公里折西至严关零西村入灵渠；一为源出三青岩，经梅村垌至乐施堂，再西至青石陡入灵渠，长15公里。

南渠自南陡口往北经兴安县城、大湾陡、折向西北穿越越城峤至铁路村会始安水，长4公里，全为人工开凿的航道，宽8～15米，水深1～1.8米，河床全为泥沙结构；始安水入口以下向西流至灵山庙，石龙江与灵渠汇口处，河长6.15公里，系将灵渠支流始安水小溪扩宽加深，挖成弯曲航道，宽8～15米，河床多为泥沙结构，水深0.4～1.3米；自灵山庙以下续向西流经严关乡至溶江镇老水街灵河口此段22.8公里，为灵渠干流经过整治的水道，渠宽15～50米，水深0.5～3米，河床为卵石和泥沙构成。