Le bilan hydrique compare les précipitations reçues avec l'évapotranspiration et les pertes par ruissellement et drainage profond. Lorsque les entrées dépassent les sorties, il y a un excédent hydrique (recharge des aquifères) ; dans le cas contraire, un déficit (stress hydrique).
La moitié sud et est de la Péninsule présente un déficit hydrique la majeure partie de l'année. Le bilan annuel n'est positif que sur la corniche cantabrique et les zones de montagne. Les modèles de bilan hydrique (Thornthwaite, Penman-Monteith) sont des outils fondamentaux pour la planification de l'irrigation, la gestion des barrages et la prévision des sécheresses.