Till Chesapeake Bay rinner bland annat floderna Susquehanna, Potomac och James. Totalt tillförs cirka 2 500 m³/s sötvatten som årsgenomsnitt. Chesapeake Bay är ett typiskt estuarium med inflöde av havsvatten på större djup, så att utflödet i ytan består av bräckt vatten. Chesapeake Bays totala yta