Przez gminę przebiega wododział rozdzielający dorzecza Odry i Wisły. Okolice wsi Dąbrowa Wielka i Leszyce należą do zlewni Wisły, zaś Nowa Wieś Wielka, Brzoza, Prądocin i tereny położone dalej na zachód w zlewni Odry. Wody powierzchniowe spływają do Wisły ciekiem Zielona Struga, zaś do Odry wody odpływają za pośrednictwem Nowego Kanału Noteckiego, który uchodzi do Noteci i dalej do Warty. Wydmy Puszczy Bydgoskiej stanowią w większości teren bezodpływowy, a opady atmosferyczne zasilają wody podziemne.
Największym zbiornikiem wodnym w gminie jest jezioro Jezuickie (146 ha, 10 m głębokości). Z uwagi na otoczenie lasem oraz bliskość Bydgoszczy, stanowi centrum rekreacyjne, wykraczające zasięgiem oddziaływania poza granice gminy. Dopływem jeziora jest Kanał Złotnicki, który bierze początek na Równinie Inowrocławskiej i przepływa w pobliżu Nowej Wsi Wielkiej, zaś odpływem – Jezuicka Struga, kierująca się do Nowego Kanału Noteckiego.
Gmina położona jest poza zasięgiem naturalnym takich drzew jak: buk, jodła pospolita, modrzew europejski i polski, brekinia oraz świerk pospolity.
Struktura powierzchni Według danych z roku 2005 gmina Nowa Wieś Wielka ma obszar 148,47 km², w tym: użytki leśne: 62% użytki rolne: 27% Gmina Nowa Wieś Wielka należy do najbardziej zalesionych gmin województwa kujawsko – pomorskiego.