Wody zalewu należą do wód brachicznych, co jest spowodowane utrudnioną wymianą wód morskich przez wąskie cieśniny oraz dużym dopływem wody słodkiej z rzek (średnio rocznie 18 km³). Zasolenie w środkowej części zalewu waha się od 0,5‰ do 2‰. Okresowy napływ wody z Zatoki Pomorskiej o zasoleniu 6‰ odbywa się poprzez cieśninę Świnę. Słona woda zwykle nie wypływa poza obszar delty wstecznej Świny, lecz czasem jej silny prąd może wpłynąć do zalewu na długości kilku kilometrów.
Zasolenie akwenu zależy głównie od położenia i głębokości. Według badań dokonanych w 2003 na centralnym obszarze polskiej części Zalewu Szczecińskiego, tzw. Wielkiego Zalewu – wody przydenne były wyraźnie bardziej zasolone od wód powierzchniowych przy czym najbardziej zasolone były wody przydenne w południowo-wschodniej części Zalewu (obszar na północny zachód od Mielizny Kopickiej). W przypadku wód powierzchniowych bardziej zasolone były wody w północnej części Zalewu, co jest spowodowane spływaniem słonej wody z Zatoki Pomorskiej przez cieśninę Świnę. Zasolenie zalewu jest najniższe na Roztoce Odrzańskiej, do której uchodzi rzeka Odra.
Zlewnia Średnia roczna ilość wody rzeki Odry, która zasila Zalew Szczeciński wynosi 17 km³, co stanowi 94% jego bilansu wodnego.