地下水受岩性的影響較為明顯，其次受地貌條件所控製。山區地下水以水平或垂直方式從高處向低處運移，徑流途徑短，在溝穀以泉的形式溢出地表或以溝穀潛流的形式側向徑流。在火石泉312國道以北的傾斜平原中上部，含水層岩性為砂礫石、卵礫石，透水性極強，地下水循環交替強烈，地下水以平緩的坡度向下運移。蘭新鐵路以南的火石泉細土平原區，隨著含水層顆粒的逐漸變細，透水性和富水性減弱，水循環交替滯緩，地下水徑流條件變差，越往南顆粒越細，地下水徑流條件越差。
火石泉平原區地下水排泄主要為機井開采、泉水溢出、潛水蒸發和植物蒸騰等。由於氣候幹旱，地下水通過毛細管蒸發，埋深1～2米時，年蒸發量達4000萬立方米，是土壤鹽漬化的主要原因。
場區地下水按其貯存水層岩性和水動力特征分為2種基本類型3個含水層：第四係鬆散岩類孔隙潛水和承壓水，第三係碎屑岩類裂隙孔隙承壓水。
第四係鬆散岩類孔隙潛水：在火石泉312國道以南的潛水含水層厚度（一般）較薄，岩性為中細砂，單井湧水量小於100立方米/天，多以溢出泉、潛水蒸發等形式排泄。
第四係鬆散岩類孔隙承壓水：主要分布在火石泉312國道以南的細土平原區，承壓含水層厚度一般在20米左右，岩性為砂礫石、中細砂，頂板埋深小於30米；單井湧水量達1000～3000立方米/天，滲透係數350米/天，受地表徑流和地下水開采的影響，枯水期為8月份，豐水期為4月份，地下水動態表現為水文——開采型。
第三係碎屑岩類裂隙孔隙承壓水：該含水層多由第三係葡萄溝組砂岩、砂礫岩及泥質粉砂岩組成。從水文地質鑽孔資料上看，在100米深度內有兩個穩定的含水層段，含水層總厚度為15～50米，頂板埋深由北向南變淺，紅星二場場部以北，單井湧水量大於1000立方米/天，滲透係數為10～64.9米/天。
20世紀70年代，農場用人工推火箭錐打井灌溉，深度一般30～50米，單井流量80～200立方米/秒。隨著上遊的鄉鎮及紅星二場耕地、機井的增加，地下水位下降，到80年代，農場用機械衝擊鑽打井，成井深度60～70米，單井湧水量70～120立方米/秒。到90年代，成井深度為70～100米。井管壁材料：井深70米的用直徑為90厘米的涵管，100米的深井用直徑為377～426毫米的鋼管。場區農業灌溉機井均提取地下水較豐富的第四係潛水；生活飲用水井井深150～170米，取第三係承壓水，封井深度達100米，提水量最大可達50～70立方米/秒。
1998年場區地下水開采量為1817.6萬立方米，占總補給量的79%，即開采係數0.79已達到《新疆農用水源地規劃設計技術細則》（試行）規定的中等P值（0.70～0.85）範圍；二堡鎮六村大坎兒井的地下水位埋深在6.06米，紅星二場場部的地下水位埋深在10.17米，場區地下水位平均以0.36米的變幅逐年下降，10年後最大降深為7米。為保護場區內地下水資源，避免將來地下水位下降過大而造成本地區生態環境的失衡，根據兵團勘測設計院地質勘測分院1999年4～8月對場區地下水進行詳查後的預測結果，場區地下水年開采量應控製在1800萬立方米，方可使地下水資源達到可持續發展的目的，而且，在開采第三係承壓水時，井與井之間的最小間距半徑應為250～300米。2001年，紅星二場有機井240眼（不含9眼報廢井），其中農用221眼，生活飲水井19眼，年提水量1800萬立方米。
三 水質
物理性質：場區地下水均無色、透明，局部淺層水有鹹苦味，水溫隨埋深與氣溫而變化，一般在12℃～17℃，深井水溫一般穩定在13℃左右。
化學性質：大部分麵積為弱礦化水，礦化程度為1～0.3克/升，pH值在7～8之間。
地下水化學類型由淡水-鹹水類型，即由HCO3——Ca++型、HCO3——Na+型至Cl-—Ca++型、Cl-—Na+型或SO-—4-Ca++型、SO-—4-Na+型。
紅星二場水質檢測及其評價情況，詳見至。