La parte chilena se subdivide en 3 subcuencas y 11 subsubcuencas con un total de 33084 km².
Su extremo oriental es la subcuenca del río Silala, que limita al este, ya en territorio boliviano, con cuencas endorreicas menores.
Por el oeste limita con las quebradas Ordóñez, Tames, Higueras, Seca e Iquine, todas ellas secas, costeras y pertenecientes al ítem 022 llamado cuencas costeras entre río Loa y quebrada de Caracoles.
[3]: 3–11 [2]: 129 Los factores que disminuyen la calidad del agua pueden ser físicos, químicos y biológicos.
[11] En la cuenca se encuentran los mundialmente famosos geiseres El Tatio y los Baños de Turi.
Para ello se extrae agua de las fuentes cordilleranas que por supuesto faltan después a la cuenca.
Para paliar esa situación se está construyendo la Desaladora Distrito Norte que aportará 1950 l/s a las minas de CODELCO.
Por el contrario, las zonas amarillas indican que durante ese tiempo el agua caída puede ser evaporada por el calor del sol.
Los procesos productivos de minerales, cualquiera sea su tipo (flotación, lixiviación u otro), necesitan agua, pero en su mayoría lo hacen reciclando el recurso hídrico en un circuito cerrado dentro del proceso y agregan agua "fresca" sólo para reponer pérdidas por evaporación y humedad en los residuos sólidos.
)[8]: 17 La potencia eléctrica en la cuenca es abastecida por el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING).