玉樹州是長江、黃河、瀾滄江的發源地，境內河網密布，水源充裕，素有"江河之源、名山之宗、牦牛之地、歌舞之鄉"、"唐蕃古道"和"中華水塔"的美譽。。在西部 的可可西裏地區，有眾多的內陸湖泊。黃河干、支流在州境內總長559公里，長江為3380.2 公里，瀾滄江為1792公里，總流域面積23.80萬平方公里，佔全州總面積的89.12%。多年平均徑流量1022.3立方米/秒，年徑流量324.17億立方米，理論水力蘊藏量542.7萬千瓦。據估算，地下水資源為114.92億立方米，冰川儲量1899.9億立方米。可開發裝機容量0.4萬千瓦的水電站15座，0.386萬千瓦的水電站26座。

    高寒是該州氣候的基本特點。全州氣候只有冷暖之別，無四季之分，全年冷季7─8個月，暖季4─5個月，沒有絕對無霜期，氣候寒冷而乾濕不均，年平均氣溫-0.8℃，年最低氣溫-42℃，最高氣溫28℃，年平均降水量463.7毫米，空氣含氧量要比海平面空氣含氧量低1/3─1/2。災害性天氣多，大雪、早霜、低溫、乾旱、冰雹等自然災害，嚴重制約著農牧業生産的發展。 全州年日照時數在2，467.7小時─2，789.1小時之間，年輻射量每平方厘米在623.5千焦耳─674.7千焦耳之間，均大於同緯度的東部地區。