Большая проницаемость каспийских песчано-глинистых отложений при существующих незначительных уклонах местности и слабом дренаже весьма благоприятствует насыщению их водой.
Ф. П. Саваренским (1931) в толщах отложений Каспийской низменности установлено наличие нескольких водоносных горизонтов. Первым водоносным горизонтом он считает хвалынские отложения, подстилаемые суглинками ательского яруса. Воды, содержащиеся в этих отложениях, как показали исследования в районе оз. Баскунчак, имеют небольшую мощность и находятся на глубине 10—30 м (Шитиков, 1936). Второй, более постоянный, горизонт грунтовой воды, согласно Ф. П. Саваренскому, заключен в хазарских отложениях. Он более мощный, чем первый горизонт, и залегает на глубине около 50 м (Шитиков, 1936). И, наконец, третьим, глубоко-лежащим, водоносным горизонтом являются отложения бакинского яруса, которые непосредственно прилегают к водоносной песчаной толще сыртовой области (Саваренский, 1931).
Основными источниками питания грунтовых вод Каспийской низменности, согласно Ф. П. Саваренскому, являются воды, поступающие подземным стоком со стороны высот Сырта, и атмосферные осадки, выпадающие на поверхность самой низменности. Существенный источник питания грунтовых вод представляет также речная сеть (реки Б. и М. Узени и др.) с обширными разливами в низовьях. В условиях песчаных массивов, кроме этих источников, в водном балансе немаловажную роль, повидимому, играет влага, образующаяся в результате внутрипесчаной (внутрипочвенной) конденсации, как это установлено исследованиями в Хошеутовских (Томашевский, 1921) и в Нарынских песках (Сочеванов, 1937, 1938; Лавров и Сочеванов, 1938).