แม่น้ำท่าจีน เป็นแม่น้ำที่แยกตัวออกจากแม่น้ำเจ้าพระยาที่ตำบลท่าซุง อำเภอเมือง จังหวัดอุทัยธานี กับ ฝั่งตะวันตกที่อำเภอวัดสิงห์ จังหวัดชัยนาท ไหลผ่านจังหวัดชัยนาท จังหวัดสุพรรณบุรี จังหวัดนครปฐม จังหวัดสมุทรสาคร ก่อนจะไหลออกสู่อ่าวไทยที่ตำบลบางหญ้าแพรก อำเภอเมืองสมุทรสาคร จังหวัดสมุทรสาคร มีความยาวทั้งสิ้นประมาณ 325 กิโลเมตร แม่น้ำท่าจีนมีชื่อเรียกหลายชื่อ ตอนที่ไหลผ่านจังหวัดชัยนาทเรียกว่า "แม่น้ำมะขามเฒ่า" ตอนที่ผ่านจังหวัดสุพรรณบุรี เรียกว่า "แม่น้ำสุพรรณบุรี" ตอนที่ผ่านจังหวัดนครปฐมเรียกว่า "แม่น้ำนครชัยศรี" ส่วนตอนที่ไหลผ่านจังหวัดสมุทรสาครและไหลลงสู่อ่าวไทยเรียกว่า "แม่น้ำท่าจีน"
แม่น้ำท่าจีนเป็นแหล่งผลิตน้ำประปาสำคัญของบริษัท น้ำประปาไทย จำกัด (มหาชน) ซึ่งจำหน่ายน้ำประปาให้กับการประปาส่วนภูมิภาค (กปภ.) ในพื้นที่อำเภอนครชัยศรี อำเภอสามพราน และอำเภอพุทธมณฑล จังหวัดนครปฐม กับอำเภอเมืองสมุทรสาคร และอำเภอกระทุ่มแบน จังหวัดสมุทรสาคร โดยใช้แหล่งน้ำดิบบริเวณที่ตั้งของโรงผลิตน้ำประปาบางเลน หมู่ที่ 9 ตำบลบางระกำ อำเภอบางเลน จังหวัดนครปฐม ก่อนจะส่งจ่ายน้ำประปาที่ผ่านการผลิตไปยังสถานีจ่ายน้ำพุทธมณฑล ตำบลไร่ขิง อำเภอสามพราน จังหวัดนครปฐม และสถานีจ่ายน้ำมหาชัย ตำบลนาดี อำเภอเมืองสมุทรสาคร จังหวัดสมุทรสาคร ก่อนจะจ่ายน้ำไปยังผู้ใช้ต่อไป
น้ำในแม่น้ำท่าจีนมิได้ถูกใช้ผลิตน้ำประปาสำหรับเขตกรุงเทพมหานคร แต่เป็นน้ำจากแม่น้ำแม่กลอง ที่บริเวณเขื่อนวชิราลงกรณ์, อำเภอท่าม่วง, จังหวัดกาญจนบุรี ซึ่งดำเนินการโดยประปานครหลวง โดยได้ก่อสร้างคลองประปาตะวันตก หรือคลองส่งน้ำดิบฝั่งตะวันตก ซึ่งเรียกว่า 'คลองประปามหาสวัสดิ์' เพื่อผันน้ำจากแม่น้ำแม่กลอง ไปยังโรงงานผลิตน้ำมหาสวัสดิ์, อำเภอบางกรวย, จังหวัดนนทบุรี. รวมเป็นระยะทาง 106 กิโลเมตร ซึ่งช่วงตัดกับแม่น้ำท่าจีนมีการสร้างอุโมงค์ลอดใต้แม่น้ำท่าจีน ที่ตำแหน่งพิกัดจีพีเอส 14.011195, 100.17856 เพื่อมิให้แหล่งน้ำทั้งสองสัมผัสกัน และเพื่อคงคุณภาพน้ำ โดยมีสถานีสูบน้ำดิบบางเลน, ตำบลบางเลน, อำเภอบางเลน, จังหวัดนครปฐม. เพื่อคงคุณภาพน้ำดิบมิให้สัมผัสแหล่งน้ำอื่น ก่อนเข้าสู่โรงผลิตน้ำ ยังมีตำแหน่งการขุดอุโมงค์ลอดอื่นอีก เช่น ที่ตำแหน่ง 13.845466, 100.379736.
