Река Кальмиус имеет средний годовой расход воды у п. Приморское 6,23 м3/сек, модуль стока 1,68 л/сек, ширина в средней части 15 – 25 м.

В среднем течении в р. Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный – р. Грузская (длина 47 км, водосборная площадь 517 км2) и правобережный – р. Мокрая Волноваха (длина 63 км, водосборная площадь 909 км2). В нижнем течении в р. Кальмиус впадает река Кальчик – правый приток (длина 88 км, водосборная площадь 1263 км2).

Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами, что вносит изменения в режим поверхностного и подземного стоков, влияет на экологическую обстановку по всему бассейну. На реке образованы следующие водохранилища: Верхнекальмиусское (емкость 14,8 млн. м3) – относится к полупромышленным водохранилищам. По состоянию площади водосбора это водохранилище относится к слабому по степени освоения в сельском хозяйстве. Состав воды относится к гидрокарбонатному, гидрокарбонатно-сульфатному, сульфатному классу группы натрия, реже кальция. Минерализация воды достигает величин 1,0 – 1,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Нижнекальмиусское (12 млн. м3) – относится к промышленным водохранилищам. По состоянию водосборной площади это водохранилище относится к 3-й группе по степени освоения в сельском хозяйстве – с наличием на значительной площади районов городских и заводских построек. Поверхностный сток в районе застроек несет с собой большое количество взвешенных и биогенных веществ, нефтепродуктов и др. По составу вода сульфатная, сульфатно-хлоридная группы натрия. Минерализация воды колеблется от 1,5 до 2,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Старобешевское (44,0 млн. м3) – относится к водоемам охладителям гидроэлектростанций. Вода имеет минерализацию (среднегодовую) около 2 г/л и относится к сульфатному классу группы натрия. Основной приходной составляющей водного баланса водоема является сток рек Кальмиуса и Грузской, которые сильно загрязнены промышленными, хозяйственно-бытовыми и шахтными водами. Павлопольское (76 млн. м3) – относится к естественным водохранилищам с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Вода имеет повышенную минерализацию и мутность, загрязнена биогенными веществами и ядохимикатами. По составу воды относится к гидрокарбонатному классу группы натрия. Пригодно для рекреации. На балке Широкой сооружена плотина и образовано Донецкое море (6,9 млн. м3). При чрезвычайно высокой зарегулированности стока сокращается водообмен, скорости течения в водохранилищах, особенно в прудах в десятки раз меньше, чем в реке, что приводит к образованию различных застойных антисанитарных зон. Кроме того, в прудах и водохранилищах нарушается режим паводков и река не в состоянии промыть не только их, но и свое русло, в результате чего заиляется и мелеет. В связи с этим, регулирование стока должно включать комплекс гидротехнических мероприятий.

Водный режим реки Кальмиус определяется особенностями половодья, его продолжительностью и долей участия талых вод в годовом стоке. Основным источником питания реки являются талые воды, дождевые и грунтовые воды имеют второстепенное значение. Ледостав реки устанавливается в первой декаде декабря. Наибольшая толщина льда 0,7 метров, средняя 0,2-0,3 метра. Во второй половине марта река полностью очищается ото льда. На водотоках бассейна р. Кальмиус сток весеннего половодья составляет 60 - 70%. В средние и маловодные годы доля талых вод снижается до 40 - 50%. Наивысшие уровни дождевых паводков равны или несколько превышают максимальные уровни весеннего половодья и достигают 2,5 - 5,0 м.