אגן הגליל המערבי מנקז את הרי הגליל המערבי אל עבר הים התיכון.
האגן משתרע מחוף הים במערב ועד קו פרשת המים במזרח, ומעמק יזרעאל בדרום ועד גבול ישראל-לבנון בצפון.
מפת השתרעות של אגן הגליל המערבי
בתחום האגן כלולות שתי יחידות אקוויפריות עקריות: סלעי גיר ודולומיט מגיל קנומן-טורון החשופים על ההרים במזרח האגן, וסלעי חול וכורכר מגיל פליסטוקן החשופים במערב האגן. שתי היחידות האקוויפריות מחוברות בחלקן המערבי ביותר. בנוסף מנוצלים באגן יחידות אקוויפריות הבנויות מגיר קרטוני שגילם אאוקן החשופות בקער שפרעם.
המילוי החוזר לאגן הגליל המערבי נאמד בכ- 140 מלמ"ק בשנה בממוצע. המוצאים הטבעיים העיקריים של האגן הם מעיינות כברי ונעמן, אשר שפיעתם ההיסטורית הייתה כ- 85 מלמ"ש בנוסף לדליפה אל הים התיכון ולעמק יזרעאל. כיום מרבית המעיינות אחוזים והאגן מנוצל על ידי קידוחים רבים. בעשר השנים האחרונות נשאבו מהאגן כ- 85 מלמ"ק בשנה והשפיעה הכוללת של המעיינות קטנה לכדי כ- 35 מלמ"ש בממוצע, ונעה בין כ-15 לכ-55 מלמ"ק בשנה. כתוצאה מכך גם קטנה כמות המים הזורמת באופן טבעי אל הים.
איכות המים באגן טובה מאוד בחלקו ההררי ומספקת בחלקו החופי. באזור תאי החוף נצפו בעשורים האחרונים מגמות של עליה בריכוזי הכלוריד והניטרט. יש לציין את רגישות המעיינות לזיהומים בפני השטח בשל הזנתם ממערכת אקוויפרית סדוקה ורדודה המאפשרת הסעה מהירה של מזהמים לעבר המעיינות. חלקו החופי של אגן הגליל המערבי רגיש לזיהומים שמקורם בפני השטח וכן להמלחה מהים התיכון, ממש כמו אקוויפר החוף. ריכוז גבוה של ישובים, בריכות דגים, מפעלים תעשייתיים, רפתות וכד' מעל הרצועה החופית מחייב ניטור שוטף למניעת הידרדרות איכות המים באגן.