В гидрогеологическом разрезе на территории города Тамбова выделяются две гидродинамические зоны: зона свободного водообмена и зона затрудненного водообмена. Граница между этими зонами в разрезе расположена в среднефаменском водоносном горизонте на абсолютных отметках от 0 до 10 м и маркируется низкими значениями проницаемости и высокими величинами минерализации и жесткости подземных вод.
Водоснабжение города осуществляется, за незначительным исключением, за счет подземных вод среднефаменского водоносного горизонта. С 1968 года также использовались воды неогенового и апт-альбского водоносных комплексов, сейчас их доля в водоснабжении города небольшая.