در چند دهة اخیر، با افزایش رشد جمعیت و به دنبال آن افزایش نیاز آبی کشور، تعادل منابع آبی در معرض تهدید قرار گرفته است. با توجه به این‌که اکثر نیازهای آبی در کشور ایران، از طریق آبخوان‌ها تأمین می‌شود، لذا در این میان اطلاع از وضعیت آبخوان‌ها می‌تواند در مدیریت مناسب منابع آب منطقه کمک کند. سنجش از دور (RS) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) نقش بسیار مهمی در شناسایی آب‌های زیرزمینی که از مهم‌ترین منابع تامین آب در سراسر جهان است، دارد. در این پژوهش با استفاده از GIS و RS و مدل‌های تصمیم‌گیری چند‌معیاره، پهنه‌های مستعد پتانسیل آب‌های زیرزمینی محدوده دشت تسوج شناسایی شد. با توجه به نتایج به دست آمدة پهنه‌های مستعد ذخیره‌سازی آب‌های زیرزمینی در چهار کلاس خوب، متوسط، ضعیف و خیلی‌ ضعیف طبقه‌بندی شد که نتایج به دست آمده با تراکم چاه‌های بهره‌برداری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل ANP نسبت به مدل AHP از کارایی بهتری برخوردار بود. با توجه به نتایج دو مدل AHP و ANP مناطق مخروط افکنه با دارا بودن ضخامت آبرفت، قابلیت انتقال و هدایت هیدرولیکی بالا و عمق آب زیرزمینی متوسط، بهترین مناطق برای پتانسیل آب زیرزمینی هستند، به‌طوری که مناطق مناسب مستعد ذخیره‌سازی آب‌زیرزمینی (پتانسیل آب زیرزمینی) 33.07 درصد، مناطق متوسط 29.41، مناطق ضعیف 25.91 و مناطق خیلی ضعیف 11.58 درصد از مساحت دشت تسوج را به خود اختصاص داده‌اند. همچنین مقدار تراکم نیز در کلاس متوسط برای مدل AHP و ANP به‌ترتیب برابر 0.648 و 0.458 است که داده‌های میدانی و اطلاعات مربوط به چاه‌های پیزومتری و تراکم بالای چاه‌های بهره‌برداری نیز صحت خروجی این نتایج را تأیید کرد.