Es la cuenca endorreica más extensa de la III Región, con las consecuentes variaciones morfológicas, climatológicas y geológicas. El salar es una costra de yeso y halita con pocas y pequeñas lagunas generalmente pegadas a las orillas del salar. Las lagunas al nor-este son profundos “ojos” en la costra de sal. Las demás son superficiales.

Sus características morfométricas y climatológicas más relevantes son:^[1]​^: III-105

• altura de salar: 3370 m
• superficie de la cuenca: 3620 km²
• superficie del salar: 335 km²
• superficie de las lagunas 0,6 km²
• precipitaciones: 100 mm/año (salar) - 150 mm/año (cuenca oriental)
• evaporación potencial: 1200 mm/año (salar)
• temperatura media: 4 °C (salar)

Se trata de un enorme depósito de agua salobre cubierta mayormente una costra de sal que en la parte oeste y también en otros sectores permite el afloramiento del agua. La hoya hidrográfica comprende un área de 4900 km² ubicada entre los 3450 m hasta más de 5000 m de altitud y su base de equilibrio es el salar mismo, es decir, donde se concentran las sales, que tiene un área de 300 km².^[2]​^: 244 Se supone que su alimentación proviene de los dos río principales de la cuenca, el río La Ola y el río Juncalito, ambos provenientes del sur.^[2]​^: 245

Afluentes

Sus afluentes son el río La Ola (cuenca de 960 km²), el río Juncalito (1022 km²), el río Leoncito (244 km²) y el río Negro (Juncalito) o Salado (Juncalito) de 679 km², además de las precipitaciones directas.^[2]​^: 244

Efluentes

El salar no tiene efluentes naturales, es una cuenca endorreica. Sin embargo, el caudal de sus afluentes es desviado mediante cañerías para ser utilizado en la mineras Potrerillos y El Salvador. En la zona de Agua Helada existe desde 1923 un canal que comunica el río Salado (Chañaral) con la cuenca del salar de Pedernales.^[3]​^[2]​^: 248

Para satisfacer las necesidad de agua tanto humanas como industriales en la cuenca del río Salado de Chañaral, se han debido construir varias obras civiles que acumulan, transportan y tratan las aguas de la cuenca como también algunas adyacentes.

Luis Risopatrón lo describe en su Diccionario Jeográfico de Chile de 1924:

Pedernales (Salar de). 26° 16' 69° 10' Tiene 29 359 hectáreas de superficie i unos 3 370 m de altitud, está encerrado por altos picos volcánicos, comprende dos lagunas saladas situadas en la parte N i ofrece depósitos de yeso hacia el E i capas de 0,1 a 2,5 m de borato de cal en la parte W; se encuentra en la cordillera Domeyko i presenta unas vertientes de agua salobre en la márjen S, así como unas manchas de pasto raquítico. 63, p. 126 i 131; 98, n, p. 491; 99, p. 44; 117, p. 103, 114 i 128; 134; í 156; laguna en 91, 27, p. 81; i del Pedernal en 155, p. 528; i salar en 1, x, p. 209 i 223.

También señala la existencia de:

Agua Helada (Arroyo del) 26° 19’ 69° 00’. Corre hácia el NW i afluye al rincon SE del salar de Pedernales. 117, p. 104.

Agua Helada (Vega del) 26° 20’ 68° 57’. Abundante en pastos i con excelente agua en sus pozos, se encuentra a corta distancia al E del arroyo del mismo nombre del salar de Pedernales. 117, p. 104; 134 i 156.

• Anexo:Salares de Chile
• Anexo:Cuencas hidrográficas de Chile
• Hidrología de Chile

• Niemeyer F., Hans. Hoyas hidrográficas de Chile, Tercera Región. Santiago de Chile: Ministerio de Obras Públicas (Chile), Dirección General de Aguas. Archivado desde el original el 11 de noviembre de 2018. Consultado el 31 de octubre de 2019. 
• Alonso; Risacher; Salazar (1999(IV)). Geoquímica de aguas en cuencas cerradas: I, II y III regiones-Chile IV. Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2019. Consultado el 1 de noviembre de 2019. 

• CODELCO, Salar de Pedernales