По площади Северное Бутово уступает южному соседу, но и здесь есть место большим водным объектам. По территории района протекает река Битца — второй по размерам левый приток Пахры, в долине которой нашлось место и для парков с прудами. Река пересекает район с запада на восток и принимает немало притоков.
Течение Битцы начинается далеко за пределами Северного Бутова — её истоки находятся на территории Голубинского лесопарка. Основной исток обходит зелёную зону вдоль северо-восточной границы, а начинается он из родников на склоне Теплостанской возвышенности в овраге. После слияния со второстепенным истоком уже единая река ныряет под землю у проезда Одоевского.
Система водоёмов при усадьбе была организована в XVIII веке при князе Дмитрии Трубецком. Большой Знаменский пруд—второй в приусадебном каскаде, и его можно считать главным из-за расположенных на нём построек. Он действительно выделяется размерами—примерно 4,7 гектара , однако это в том случае, если не считать верхний плёс пруда за отдельный водоём (Средний Знаменский пруд).
Снова на поверхности Битца появляется южнее Голубинской улицы на территории Ясеневского лесопарка, проходит по нему в юго-восточном направлении и перед проездом Карамзина принимает слева Михайловский овраг. Оврагами называются многие притоки Битцы, что подчёркивает особенности местного рельефа.
Дальше река пересекает МКАД и выводит нас к довольно крупным водоёмам — Знаменским прудам. Здесь, близ усадьбы Знаменское-Садки, долина реки объявлена памятником природы.
Разливаясь Большим Знаменским прудом, река Битца и попадает на территорию Северного Бутова. Но водоёмы на её пути на этом не заканчиваются. Центральное положение в районе занимают Качаловские пруды: Верхний, Малый, Большой и Нижний. Цепочка водоёмов украшает современный парк в долине Битцы на участке от бульвара Дмитрия Донского до Старобитцевской улицы. Все пруды в настоящее время используются для околоводного отдыха.
Журавенка — левый приток реки Битцы. В верховьях её называют Поповым ручьём, истоки которого находятся в Бирюлёвском лесу. Оттуда ручей протекает на юг, пересекает МКАД и, меняя направление на юго-западное, течёт вдоль кольцевой, а потом возвращается на территорию Москвы и впадает в Герценский пруд. Уже ниже пруда ручей сливается с Никольским оврагом (происходит это в коллекторе) — фактически отсюда и начинается основное течение Журавенки. Общая длина Журавенки вместе с Поповым ручьём около 6 километров.
Перед тем как покинуть Северное Бутово, Битца принимает справа Ботанический овраг. Название говорящее — протекает этот ручей вдоль Варшавского шоссе по территории ботанического сада Всероссийского НИИ лекарственных и ароматических растений (читайте о нём на стр. 46–51). Начинается водоток в лесном массиве южнее улицы Грина, общая длина около полутора километров. В его долине сформирован каскад из трёх прудов.
Вместе с уходом за пределы Северного Бутова Битца покидает и территорию Москвы и проходит ещё довольно долгий путь до впадения в Пахру у железнодорожного моста Павелецкого направления МЖД.
Притоков у Битцы и сейчас довольно много, а раньше было ещё больше, вот только теперь их верховья засыпаны и застроены, а сохранившаяся часть течения спрятана в подземные коллекторы. Один из таких притоков — Печатников, или Завьяловский, ручей. Левый и один из самых мощных притоков. Его прежняя длина 2,5 километра, из которых по территории Москвы проходило 1,4 километра. Основной исток ручья начинался у Варшавского шоссе и проходил по северной окраине Аннинского лесопарка. На старых картах верховья Завьяловского ручья обозначались как Вишинский овраг, в который впадал ручей с небольшими запрудами. От них остался один небольшой прудик — Аннинский лесной пруд.
Ещё один приток Битцы, Петряев овраг, в открытом русле сохранился только на нижнем участке, южнее МКАД. Он начинался у Востряковского проезда, тёк на юго-запад до МКАД, а сейчас выходит из-под кольцевой у Советской улицы (посёлок Дубровский).
