Tầng chứa nước Plioxen trên phân bố hầu như trên toàn bộ diện tích khu vực Tp. HCM và không lộ ra trên mặt, thành phần đất đá chủ yếu là cát hạt mịn đến thô, lẫn cuội sỏi và xen kẹp các thấu kính cát bột, sét bột. Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ vài chục mét ở phía bắc đến hơn 100m ở phía nam. Đây là tầng chứa nước có áp, chiều cao áp lực từ 50 – 60m đến trên 100m tính từ mái tầng chứa nước.
Tầng này có mức độ giàu nước từ trung bình đến giàu. Vùng giàu nước phân bố ở Hóc Môn, Tân Bình và Gò Vấp với lưu lượng khai thác 50 – 142 m3/h,
tỷ lưu lượng 1,0 – 14,56 l/s.m. Vùng giàu nước trung bình phân bố chủ yếu ở quận 6, quận 8, Bình Chánh và bắc Nhà Bè với lưu lượng khai thác 10 – 50 m3/h, tỷ lưu lượng 0,21 – 0,96 l/s.m. Động thái nước trong tầng tương đối ổn định, không dao động theo mùa và không có quan hệ thủy lực với các tầng chứa nước lân cận.
Đặc điểm thủy hóa của tầng rất phức tạp, đường biên mặn 1 g/l chạy dọc theo hai bên bờ sông sài gòn, càng về phía nam biên mặn càng mở rộng về hai phía đông và tây. Trong vùng mặn này tổng độ khoáng hóa của nước thay đổi 1 – 25 g/l, càng về phía biển độ mặn càng tăng, loại hình hóa học nước là Cl – Na. Phần diện tích còn lại là nước ngọt với tổng độ khoáng hóa 0,01 – 0,72 g/l, loại hình hóa học chủ yếu là HCO3, HCO3 – Cl, đôi chỗ là Cl – HCO3, nước có hàm lượng sắt tương đối cao 5 – 15 mg/l, có nơi trên 50 mg/l.