臺南園區 屬嘉南平原北段地下水分區，根據臺灣地區地下水觀測計畫於嘉南平原建立之水文地質調查資料顯示，此段之沈積環境主要受到第四紀以來海水面變化的影響，其沈積速率向南遞增，但其粒度則反向南變細。第一層含水層深度大約在60公尺至90公尺以上，第二層含水層約在90公尺至120公尺之間，第三含水層約在120公尺至210公尺之間，而在210公尺以下的地下水層因砂層比例極低，已難判斷出主要的含水層厚度，因此大致尚可將210公尺以下的範圍歸納為第四含水層。

若以環保監測井的監測目的而言，尤以第一含水層的屬性特為重要，亦是本計畫監測之主要標的受體。

地質方面，臺南園區與高雄園區出露之地層結構主要以全新世之沖積層為主，均屬湖泊沈積物及河口灣沈積物，其主要由沉泥、黏土、粉砂與砂土所組成；近地表處亦主要以粉土與黏土之互層為主，偶夾砂土層。次分區域而述，臺南園區內地層可再細分為臺南層及三角洲沈積層，臺南層大致為淤泥層，其下有數層砂或粉砂；三角洲沈積層分布在園區西北角，大致為砂質、粉砂質壤土或黏土為主。

參考環評階段本園區一、二期之鑽探資料顯示，園區下方土層大致可粗分為四層（當時地下水位在地表下1～4公尺，平均水位約2公尺）：(1)黏土層、(2)細砂層與粉土層互層、(3)細砂層、(4)細砂層夾黏土薄層；綜合而論，臺南園區當地第一層土層係以粉土質黏土層為主，以下第二～四層則大致以沉泥質細砂層與粉土層互層。

高雄園區 屬嘉南平原南段地下水分區，地下水源於東側之山麓丘陵地帶，由降水滲入未固結之地層及河道之滲漏補給，區內有二仁溪、阿公店溪流布，由於各溪上游多泥質岩層，沖積層多細密物質，地下水蘊藏不豐，僅沿高屏溪西岸分部地區有良好之砂礫含水層，水量較豐。根據臺灣地區地下水觀測計畫於此段之鑽探結果顯示，此段東西向縱深不到15公里，但因受構造影響，南北岩性變化甚大，其中彌陀觀測站（中洲臺地-二重溪層）與楠梓-灣內（半屏山隆起-古亭坑層），將各相鄰地質井的側向岩性延伸截斷。就第一含水層而言，雖然各觀測站的砂層比例皆高，但其厚度卻變化極大，尚無證據可將解析其連通性。

至於此園區區域的地質分布，依據臺南科學工業園區路竹基地於環評期間之鑽探資料顯示，高雄園區地層分布狀況由上而下大致亦可分為四個次層：(1)粉土質黏土夾粉土質細砂層、(2)緊密粉土質細砂層、(3)粉土質黏土層、(4)緊密砂質粉土夾黏土質粉土層。綜合各項鑽探文獻而論，顯示高雄園區地表至深10公尺約有一層粉土質黏土與砂質粉土互層，以下為厚度約20公尺粉土質細砂層或砂質粉土層，並偶夾薄層粉土質黏土層；因此，高雄園區的地質分布與臺南園區相似的是皆以細砂夾粉土層為主要含水層。