Geologie
Mainfranken liegt im westlichen Teil des fränkischen Schichtstufenlandes, das von Gesteinen aus der Trias (Keuper, Muschelkalk, Buntsandstein) aufgebaut wird.
Im Stadtgebiet und der Umgebung von Würzburg bestehen die für die Neubildung und den Umsatz des Grundwassers relevanten Gesteinsschichten aus Muschelkalk und Keuper. Im Maintal sind zudem die quartären Sande und Kiese von Bedeutung..

Muschelkalk
Der Muschelkalk wird in den Unteren-, Mittleren- und Oberen Muschelkalk unterteilt. Unterer (Schichtstärke 80 - 100 m) und Oberer Muschelkalk (Schichtstärke 80 - 100 m) sind vorwiegend aus Kalken und Kalkstein-Tonstein-Wechselfolgen aufgebaut. Der meist stark verkarstete Mittlere Muschelkalk (Schichtstärke 40 - 70 m) ist durch einen Wechsel toniger und karbonatischer Pakete mit Gips-, Anhydrit- und z. T. auch Salz-Linsen gekennzeichnet.
In Abhängigkeit von Gesteinszusammensetzung und Klüftung und insbesondere der Verkarstung kann der Muschelkalk als mäßiger bis sehr guter Grundwasserleiter mit mehreren Grundwasserstockwerken ausgebildet sein. Für den Mittleren und Oberen Muschelkalk bildet der Untere Muschelkalk mit seinen mergeligen Deckschichten den Wasserstauer. Schwebende Grundwasserstockwerke bilden sich auf den gering durchlässigen Zwischenschichten des Mittleren Muschelkalks.
Das Trinkwasser der Stadt Würzburg wird überwiegend aus den Schichten des mittleren und unteren Muschelkalks gewonnen (Bahnhofsquellen, Zeller Quellen)

Keuper
Der Keuper ist dreigeteilt in Unteren Keuper, Mittleren Keuper (Gipskeuper, Sandsteinkeuper) und Oberer Keuper (Mittlerer und Oberer Keuper stehen im Stadtbereich nicht mehr an).
Der gesamte Schichtkomplex umfaßt Sand- und Tonsteinschichten, Anhydrit- bzw. Gipsanlagen sowie gelegentlich karbonatische Ablagerungen. Hinsichtlich der Grundwasserverhältnisse existiert ein intensiver Stockwerksaufbau, grundwasserführend sind insbesondere größere Sandsteinpakete. Durch den kleinräumigen Gesteinswechsel besitzen die Grundwasservorräte aber nur örtliche Bedeutung.
Der Untere Keuper besteht im Normalfall aus einer 30 - 50 m mächtigen Tonstein-Sandstein-Wechselfolge mit kalkig-dolomitischen Einschaltungen. Das Grundwasser zirkuliert im Unteren Keuper fast ausschließlich in Klüften und Schichtfugen, wasserleitend sind insbesondere Sandsteine und Kalksteinhorizonte.
Im Stadtgebiet von Würzburg ist der Keuper nur noch in Resten zu finden, so zum Beispiel auf dem Heuchelhof/Rottenbauer und am nördlichen Stadtrandgebiet.

Maintalquartär
Im Maintal sind grundwassererfüllte Sande und Kiese zu finden, die in unmittelbarer Mainnähe meist durch Auelehme (Heidingsfeld ,Lehmgrube) überdeckt sind.

Gewässer
Die Entwässerung des Stadtgebietes erfolgt über eine Reihe von kleineren Gewässern zum Hauptvorfluter Main. Hier sind zu nennen die Kürnach, die Pleichach, der Dürrbach, der Kühbach, der Steinbach und der Heigelsbach. Von diesen Gewässern sind lediglich die Kürnach, die Pleichach und der Heigelsbach ganzjährig wasserführend.

Wasserhaushalt
Der Wasserhaushalt eines Gebietes läßt sich mit allgemeinen Wasserhaushaltsgleichung beschreiben. Sie lautet:
Niederschlag = Verdunstung + Abfluß (Oberirdisch + unterirdisch)
Der Raum Würzburg gehört zu den niederschlagsarmen Gebieten Bayerns. Im Mittel liegen die Jahresniederschläge im Maindreieck zwischen 550 mm/a und 600 mm/a. ( zum Vergleich: München 950 mm/a, Bad Tölz 1300 mm/a, Alpen 2000 mm/a).
Die Verdunstungshöhe beträgt im Mittel 470 mm/a und die jährliche Abflusshöhe 150 bis 200 mm/a.
Maßgebliches Kriterium für die Nutzung des Grundwassers für Trinkwasser oder zur Bewässerung ist die Grundwasserneubildungsrate. Im wesentlichen beruht die Grundwasserneubildung auf Infiltrationsvorgängen und der daraus entstehenden Sickerung aus dem durchwurzelten Bodenraum. Dies zeigt die Abhängigkeit der Grundwasserneubildungsrate von der vorhandenen geologischen Formation. So behindern z.B. vorhandene Keuper- und Lößlehmüberdeckungen die Grundwasserneubildung, hingegen ist bei unüberdeckten Muschelkalk eine hohe Grundwasserneubildungsrate zu beobachten.
In der Literatur werden für den unüberdeckten Muschelkalk 110 mm/a (= 3,5 l/s km2) und für die mit Keuper und Lößlehm überdeckten Bereiche rund 45 mm/a (= 1,4 l/s km2 ) angegeben.
In den quartären Talfüllungen erfolgt die Grundwasserneubildung nur zu einem geringen Teil durch die Niederschläge. Hier infiltriert primär Flußwasser des Maines in die quartären Sedimente.

Empfindlichkeit des Grundwasserleiters
Im Hinblick auf den Grundwasserschutz läßt sich die im Stadtgebiet vorliegende Grundwasserüberdeckung wie folgt bewerten:
Gebiete mit potentiell hoher bis sehr hoher Empfindlichkeit bzw. Grundwassergefährdung sind die Flächen, in denen die Muschelkalk-Gesteine sowie quartäre Terrassensand-/kiese ohne Überdeckung und mit nur geringer Bodenbildung anstehen (z.B. Steinbachtal, Dürrbachtal, Tal des Heigelsbaches, Bereich Zeller Bergstollen).
Gebiete mit potentiell geringer bis mittlerer Grundwassergefährdung bzw. Empfindlichkeit sind Bereiche, in denen die Muschelkalkgesteine sowie die quartäre Terrassensande-/kiese von bis zu 10 m mächtigen Keupergesteinen bzw. von Lößböden , Aue- und Lößlehmen überdeckt sind ( z.B. Heuchelhof, Teile Rottenbauer).
Gebiete mit potentiell sehr geringer Grundwassergefährdung bzw. Empfindlichkeit sind Bereiche, in denen die o.g. Deckschichten mächtiger als 10 m sind (Nordöstlicher Stadtrandbereich, südlicher Teil Rottenbauer).
Eine generalisierte Einteilung des Stadtgebietes in die o.g. Kategorien ist nicht möglich. Im Bedarfsfall wird stets eine Einzelfallbeurteilung erforderlich sein.