หนองบงคายจัดเป็นพื้นที่ชุ่มน้ำที่มีน้ำท่วมขังอยู่ตลอดปี (permanentinundatedwater regime) ระดับความลึกอยู่ระหว่าง 0–4.5 เมตร โดยมีความลึกเฉลี่ยประมาณ 2 เมตรสามารถกักเก็บน้ำได้สูงสุด 4.9 ล้านลูกบาศก์เมตร ที่ระดับความสูง 374 เมตร ระดับน้ำจะปรับลดลงประมาณ 1–1.5 เมตร ในช่วงฤดูแล้ง แหล่งน้ำสำรองที่สำคัญได้จากปริมาณน้ำฝนในลักษณะของน้ำไหลบ่า (run off) เป็นส่วนใหญ่ พื้นที่รับน้ำมีประมาณ 15.75 ตารางกิโลเมตรและมีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายปีเท่ากับ 1,705 มิลลิเมตรต่อปี ดังนั้นปริมาณน้ำที่ไหลเข้าพื้นที่ต้นน้ำมีประมาณ 26.8 ล้านลูกบาศก์เมตร โดยมีปริมาณน้ำไหลบ่าเข้าสู่หนองบงคายเท่ากับ 7.89ล้านลูกบาศก์เมตร

แหล่งน้ำใกล้เคียงหนองบงคาย ประกอบด้วย หนองหลวง หนองแฉลบ และหนองบัว น้ำที่ไหลลงสู่หนองบงคายทั้งหมดเป็นน้ำผิวดินจากน้ำฝนที่ตกลงสู่พื้นที่ลุ่มน้ำหนองบงคาย ขนาดพื้นที่เท่ากับ 16.59 ตารางกิโลเมตร หรือ 10,369 ไร่ จากการวิเคราะห์ข้อมูลปริมาณน้ำฝน พบว่าจะมีน้ำไหลเข้าหนองบงคายประมาณ 27 ล้านลูกบาศก์เมตร/ปี เป็นปริมาณน้ำท่าประมาณ 8 ล้านลูกบาศก์เมตร ซึ่งจะไหลลงแม่น้ำลั๊วะ ก่อนจะไปบรรจบกับแม่น้ำโขงที่หมู่บ้านสันธาตุ ที่อยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้หรือประมาณ 6 กิโลเมตร จากหนองบงคายปริมาณน้ำในทะเลสาบจะสูญเสียไปจากการคายระเหย ประมาณ 3.4 ล้านลูกบาศก์เมตรซึมลงดินหรือรั่วไหล ประมาณ 1.1 ล้านลูกบาศก์เมตร และชาวบ้านสูบไปใช้เพื่อการเกษตรประมาณ 3.2 ล้านลูกบาศก์เมตร