Tietoa vesien tilasta kertyy Pohjois-Savossa kahdesta pääasiallisesta tietolähteestä: valtion viranomaisten järjestämästä seurannasta sekä lupavelvollisten toimijoiden järjestämästä toimintansa vesistövaikutusten velvoitetarkkailusta. Lisäksi alueen kunnat tekevät jonkin verran omaa vesistöseurantaa.
Vesistöseurannan tuottamaa tietoa käytetään mm. vesien tilaluokituksessa ja toimenpideohjelmien laadinnassa, ympäristölupien käsittelyssä ja valvonnassa, vesistökunnostushankkeiden arvioinnissa, ympäristön tila -raportoinnissa, toimintojen sijoittumisen arvioinnissa, maakunnallisten ohjelmien valmistelussa, ympäristöonnettomuuksiin ja satunnaispäästöihin liittyvissä lähtötilan arvioinneissa, laillisuusvalvonnassa ja korvausmenettelyjen taustatietona sekä alueen asukkaiden neuvonnassa. Ympäristöhallinnon lisäksi lukuisat alueelliset sidosryhmät (kuten kunnat, kalastusalueet, konsultit ja kansalaiset) hyödyntävät seurantatietoja avoimien ympäristötietojärjestelmien kautta.
Itse järjestämänsä vesistöseurannan lisäksi ELY-keskus valvoo alueensa velvoitetarkkailuja eli toiminnanharjoittajien ympäristönsuojelu- ja vesilain nojalla tekemää vesien tilan seurantaa. Pohjois-Savossa velvoitetarkkailut tuottavat merkittävän osan erityisesti maakunnan keskeisten vesistöjen (esimerkiksi Kallavesi) tilaa koskevasta tiedosta.