Причерномо́рский артезиа́нский бассе́йн (укр. Причорноморський артезіанський басейн) — подземный резервуар пресных и солёных (слабосолоноватых и сильносолоноватых) подземных вод на территории Причерноморской впадины.
Причерноморский артезианский бассейн является одним из наименее обеспеченных пресными подземными водами в пределах Восточно-Европейской гидрогеологической области. На большей части бассейна в зоне интенсивного водообмена развиты слабосолоноватые воды с минерализацией 1—3 г/л. Пресные подземные воды приурочены к участкам наиболее активного питания водоносных горизонтов, расположенным в долине Днепра, на северо-восточной окраине бассейна и на северо-западе, в пределах Одесской области и Молдавии. На юго-западной периферии бассейна (от Дуная до Одессы) подземные воды основных водоносных горизонтов имеют минерализацию до 3—5 г/л.
Ресурсы пресных и слабосолоноватых подземных вод в Причерноморском бассейне приурочены в основном к неогеновым отложениям, которые занимают около 90 % его площади, а также к водоносным горизонтам отложений четвертичного, палеогенового и мелового возраста, имеющим незначительное площадное распространение.
Четвертичные аллювиальные водоносные отложения в долинах рек состоят преимущественно из супесей и суглинков с маломощными прослоями гальки и гравия. Самостоятельное значение аллювиальный водоносный горизонт имеет только в долинах Дуная и Днепра, где мощность галечников достигает 20—30 м.
Водовмещающие отложения неогенового возраста представлены известняками, мергелями, песками и песчаниками, переслаивающимися со слабопроницаемыми глинистыми породами. Мощность водоносных прослоев изменяется от нескольких метров до 50 м. Породы моноклинально погружаются в южном направлении, соответственно глубина залегания их увеличивается от нескольких метров на севере до 200 м и более на юге. Неогеновые водоносные горизонты характеризуются неравномерной проницаемостью, поэтому величина водопроводимости колеблется от нескольких десятков метров в сутки (юго-западная, северная и центральная части бассейна) до 100 м²/сут и более (долины Днестра и Днепра, Сивашский бассейн).
Изменение возможных дебитов групповых водозаборов на площади распространения неогеновых горизонтов подчиняется такой же закономерности, что и изменение водопроводимости. В центральной части бассейна, на территории Одесской и Николаевской областей, расчётные мощности сосредоточенных водозаборов составляют 1—10 л/с, на юго-западе бассейна эксплуатация подземных вод возможна только одиночными скважинами с расходом меньше 1 л/с. Самая высокая производительность водозаборов, которую можно ожидать на территории Причерноморского бассейна, не превышает нескольких сотен литров в секунду. Наиболее перспективные участки для заложения таких водозаборов находятся в долинах Днестра и Днепра.