Trois nappes principales utilisées pour l’alimentation en eau potable sont présentes sur le bassin
- la nappe la plus superficielle, celle de l’Oligocène, présente dans les sables de Fontainebleau
- la nappe de l’Eocène sous-jacente, qui siège dans des formations calcaires et sableuses
- et enfin, la nappe de la Craie, dont l’extension est la plus importante, en liaison avec les nappes alluviales de la Mauldre aval et de la Seine et avec les cours d’eau eux-mêmes.
A ces nappes « phréatiques » il faut ajouter la nappe profonde de l’Albien, protégée en Ile-de-France, mais uniquement exploitée sur le bassin pour un usage industriel de stockage de gaz à Beynes.