Zona orasului Targu Neamt este bogata in ape subterane de stratificatie si in strate acvifere freatice.Apele subterane de stratificatie sunt cantonate in depozite nisipo-gresoase de varsta helvetiana, care au permeabilitate mare. In general, ele mentin o cantitate redusa de saruri dizolvate si sunt potabile. Cand vin in contact cu argilele salifere, pot fi de tipul clorurate sodice, iar cand curg prin nisipuri si gresii friabile, pot fi bicarbonatate, calcice si magneziene. In zona Bailor Oglinzi, statiune situata in sud-estul Culmii Plesului, in vecinatatea orasului Targu Neamt, apele de stratificatie apar la suprafata pe o linie corespunzatoare contactului dintre "conglomeratele de Plesu" cu elemente verzi si "orizontul supraconglomeratic" cu sare, sub forma izvoarelor minerale. Acestea au fost cunoscute din cele mai vechi timpuri si folosite intens pentru alimentatie, conservarea alimentelor sau pentru obtinerea sarii prin evaporare. Sapaturile arheologice efectuate in apropierea izvorului mineral Slatina-Lunca au descoperit un bogat material ceramic ce apartine culturii Starcevo-Cris (mileniul VI-V i.d.Hr.), peste care sunt suprapuse materiale ce apartin civilizatiilor urmatoare. Stratele acvifere freatice se gasesc inmagazinate in depozite de lunca, de terase si in cele diluviale. Orasul Targu Neamt beneficieaza de o panza de apa freatica bogata, cu debite masurate prin pompari din foraje cuprinse intre 13,60 l/s si 21,00 l/s, care indeplineste toate conditiile unei ape potabile de foarte buna calitate, cu gust placut si nepoluata. Stratul acvifer se gaseste in zona de lunca la o adancime de 0,5-8m, iar grosimea stratului de apa oscileaza intre 2 si 3 metri. Terasa de 2-6 m are stratul acvifer la o adancime de 1,5-6m, iar terasa de 10-15 m are panza freatica la 5-15 m adancime.

Reteaua hidrografica de suprafata apartine bazinului raului Ozana (Neamt), afluent pe dreapta al Moldovei. Acesta izvoraste din zona montana a flisului carpatic, de sub varful Halauca (1530 m) si strabate depresiunea intramontana Pipirig, dupa care patrunde in deprsiunea subcarpatica Ozana-Topolita (Neamtului), pe care o strabate de la vest la est, traverseaza orasul Targu Neamt si se varsa in Moldova, in aval de localitatea Timisesti, avand o lungime de 57,2 km.

In zona carpatica, primeste afluenti mai importanti pe dreapta: Dolhesti, Domesnic si Secu, iar in depresiunea subcarpatica primeste cel mai important afluent al sau, Nemtisorul (care izvoraste de sub varful Chitigaia, 1194 m), pe stanga. Suprafat bazinului hidraulic al raului Ozana este de 427 km2. Modul de alimentare al apelor este pluvio-nival moderat. Debitul inregistreaza variatii foarte mari, in functie de anotimp si de cantitatea de precipitatii.

Cea mai mare parte a anului are un debit scazut, bazandu-se in principal pe cantitatea de apa ce o primeste din izvoarele subterane. De aceea nivelul apei este mic, de circa 25-50 cm. Obisnuit, primavara, debitul creste foarte mult, raul fiind alimentat prin topirea zapezilor in zona inalta si prin ploile abundente din acest anotimp. Acum nivelul apelor ajunge la 1-1,5 m, cateodata si mai mult, acoperind complet albia majora si provocand inundatii. De aceea, au fost necesare lucrari de amenajare a albiei in sectorul orasului Targu Neamt, indiguindu-se malul stang cu blocuri de piatra si de beton pe o distanta de circa 6 km. In mod obisnuit scurgerile de primavara reprezinta peste 40 % din volumul total al scurgerii anuale. Scurgerea cea mai redusa are loc iarna, reprezentand cel mult 10 din scurgerea anuala. In acest anotimp se inregistreaza fenomenul de inghet.

In cursul mijlociu si in cel inferior, Ozana are o albie larga cu firul apei despletit in mai multe brate, cu aluviuni groase formate din pietris si nisip. Debitul scade considerabil, datorita infiltrarii apei in orizontul freatic, din care sunt alimentate captarile din zona Timisesti-Zvoronesti, pentru conducta de apa a orasului Iasi. La topirea zapezilor si dupa ploi torentiale, scurgerile de panta sunt foarte puternice pe versantii Culmii Plesului, transportand mari cantitati de aluviuni, care blocheaza circulatia pe unele strazi.