烏蘇市雖然處于半干旱的大陸性氣候帶，但由于境內(nèi)南部海拔高程超過4000米，受垂直氣候帶的影響，相對濕度較大，成為干旱區(qū)域的一個“濕島”。當(dāng)來自大西洋和北冰洋的濕潤氣流通過阿拉山口和額敏河谷進入新疆往南運動時，受到天山的阻擋。在濕潤氣流順著天山北坡向高處轉(zhuǎn)移的過程中，與“濕島”的寒濕空氣相結(jié)合，轉(zhuǎn)化為大氣降水，成為烏蘇市水的源泉。
    依連哈比爾尕山和婆羅科努山在烏蘇境內(nèi)的北坡冰川有1016.45平方公里，其中299.7平方公里融水絕大部分補給安集海河流出，其余融水直接補給市內(nèi)各河流、溪溝。其中奎屯河、四棵樹河、古爾圖河3條大河為12.472億立方米，11條無尾小溪溝為1.186億立方米，安集海河上游烏蘇境內(nèi)的4條支流為0.210億立方米。降水主要集中在夏季，河水流量隨氣溫升高而增大。境內(nèi)地下水分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、凍結(jié)層地下水和礦水5種基本類型。其中松散巖類孔隙水分布范圍最廣，是開發(fā)利用的重點。