Lớp ngăn nước (“hydraulic barrier”) là một trong những thành phần quan trọng nhất trong lớp che phủ cuối cùng. Chức năng chính của lớp ngăn nước là ngăn ngừa sự ngấm nước vào chất thải rắn, và làm như vậy ngăn chặn được sự hình thành nươc rỉ rác.
Ở những nước công nghiệp, các lớp ngăn nước được cấu tạo bằng vật liệu đất có hạt mịn được đầm nén kỹ. Đất có thể được pha trộn với những vật liệu khác như đất sét bentonite và tro bụi để đạt độ thấm mong muốn. Hoạt động thích hợp của lớp che phủ cuối cùng phụ thuộc vào việc duy trì tình trạng toàn vẹn của lớp ngăn nước. Để luôn hoạt động hiệu quả, lớp ngăn nước bằng vật liệu đất phải dày ít nhất là 30cm và có độ thấm thủy lực nhỏ hơn 1x10-6 cm/s. Lớp ngăn nước lý tưởng có độ dày 60cm và độ thấm nhỏ hơn 1x10- 7cm/s
Tính toàn vẹn của lớp ngăn nước có thể bị ảnh hưởng thông qua 3 cơ chế: cơ học, hoá học, môi trường. Những tác động cơ học chính cơ bản liên quan tới những thiệt hại do xây dựng, như là tải trọng quá mức, đầm nén quá chặt, và sự đâm thủng. Những ảnh hưởng hoá học là ảnh hưởng ít gây lo lắng nhất , thường có liên quan tới hơi nước và khí. Những tác động môi trường liên quan tới làm khô, thấm ướt, và rễ cây phát triển xâm nhập vào trong.
Những loại màng tổng hợp có thể sử dụng thay cho đất làm những lớp ngăn nước. Chúng có thể rất đắt cho những áp dùng này, đặt biệt là trong những khu dân cư nhỏ ở những quốc gia đang phát triển. Nếu vật liệu tổng hợp được sử dụng, chúng nên được bảo vệ tránh những phá hoại cơ học (cả trong quá trình xây dựng và duy trì) bằng cách lót những lớp lót thích hợp và lắp đặt một lớp bảo vệ (như cát) ở trên.