存在於地表以下巖土的孔隙、裂隙和洞穴中的水。地表以下含水的巖土可分兩個帶。上部為包氣帶，也稱非飽和帶，巖土的空隙中除水以外還包含空氣。下部為飽水帶，也稱飽和帶，巖土的空隙被水充滿。狹義的地下水指飽水帶中的水。飽水帶的水能從地下汲出為人類所利用。
分類 根據來源，地下水可分為：由大氣降水和地表水滲入地下而形成的滲入水；由大氣中的水汽進入巖土空隙冷凝而成的凝結水；在沉積巖沉積過程中生生成的埋藏水；由巖漿在冷凝過程中析出的水汽凝結而成的初生水和某些礦物（如石膏、芒硝等）所含的結晶水在高溫高壓下脫出而生成的脫出水。
根據受引力作用的條件，分為結合水、毛細管水和重力水。結合水又分吸濕水（吸著水）和薄膜水。
根據埋藏條件，分為包氣帶水、潛水和承壓水。包氣帶水指潛水面以上包氣帶中所存在的水。其存在形式有吸濕水、薄膜水、毛細管水、氣態水和暫時的滲入重力水。存在於包氣帶上部土壤層中的水稱為土壤水。季節性地存在於包氣帶中的局部隔水層以上的水稱上層滯水。潛水是地表以下第一個穩定隔水層上面具有自由表面的重力水，它主要的補給來源是降水和地表水的滲入。承壓水是充滿於上下兩個隔水層之間的含水層中的地下水，它承受一定的壓力，當鉆孔打穿上覆隔水層時，水能從鉆孔內上升到一定的高度。
根據含水空隙的類型，分為孔隙水、裂隙水和巖溶水（喀斯特水）。孔隙水指存在於巖石孔隙中的地下水，如松散的砂層、礫石層和砂巖中的地下水。裂隙水是存在於堅硬巖石的風化裂隙、構造裂隙、成巖裂隙中的水以及某些粘土裂隙中的水。巖溶水指存在於可溶性巖石（石灰巖、白雲巖等）的溶孔、溶洞和溶蝕裂隙中的地下水。
物理和化學性質 地下水的物理性質有比重、溫度、透明度、顏色、氣味等。質量優良的地下水應當是無色、透明、適口而無特殊的氣味。地下水的溫度在很大的范圍內變化。潛水的溫度接近於當地的年平均氣溫，而某些地下熱水的溫度可超過150°C，可以用於發電。
地下水是一種復雜的溶液。地下水的化學成分主要指水中所含陰、陽離子數量及其比例、某些未離解的化合物和有機物含量、氫離子濃度、硬度和總礦化度等指標。地下水中分佈最廣的離子有7種，即陽離子：鉀(K+)、鈉（Na+）、鎂（Mg2+）和鈣(Ca+)；陰離子:氯(Cl-)、硫酸根（SO42-）和碳酸氫根（HCO3-）。地下水中所含各種離子、分子和化合物的總量稱總礦化度，通常以水在105～110°C溫度下烘幹後留下的幹涸殘渣量來表示。一般，當總礦化度小於1克/升時稱淡水，1～3克/升稱微咸水，3～10克/升稱咸水，10～50克/升為鹽水，大於50克/升為鹵水。淡水中Ca2+、Mg2+離子和HCO3-離子一般相對含量較高；而咸水中常以Na+和Cl-占優勢。水的氫離子濃度用pH值表示，中性水的pH=7，堿性水的pH>7，酸性水的pH＜7。地下水的硬度指水中鈣、鎂、鐵、錳、鍶、鋁等溶解鹽類(天然水中以鈣鹽和鎂鹽為主)的含量，含量高則硬度大，反之硬度小。硬度分總硬度、暫時硬度和永久硬度。水中所含鈣、鎂等離子的總量稱為總硬度。把水加熱煮沸後，鈣、鎂等的碳酸氫根鹽分解為碳酸鹽而沉淀，這部分鈣、鎂等鹽類的含量稱為暫時硬度。總硬度與暫時硬度之差稱永久硬度。
運動 按流線形態地下水的運動一般分為層流與紊流。當水在巖土空隙中滲流時，水的質點有秩序地，互不混雜地流動，稱為層流運動。絕大多數天然地下水的運動都屬層流運動。水的質點無秩序地、互相混雜的流動，稱為紊流運動。在寬大的空隙（大的溶洞、寬大裂隙和卵礫石的大空隙）中，如水的流速較高，則易呈紊流運動。按運動要素（水位、流速等）是否隨時間變化，地下水運動分為穩定流和非穩定流。當運動要素不隨時間變化時稱為穩定流，否則為非穩定流。天然地下水流多數為非穩定流。在大多數情況下，地下水運動可用達西定律描述。
補給 地下水的補給主要有降水入滲補給、灌溉水入滲補給、地表水補給、越流補給和人工補給等，在特定地區還有側向補給。
降水入滲補給 是地下水的主要補給來源，確定降水入滲補給量的方法有：①地下水動態分析法，是利用地下水長期觀測資料，通過降水入滲所引起的地下水位上升幅度，來確定降水入滲補給量。②入滲系數法，是用降水入滲補給系數乘以某一時段降水量求得該時段的降水入滲補給量。③水量平衡法，是根據質量守恒定律，建立研究區的水量平衡方程，借以確定降水入滲補給量。④實測法，是用地中滲透儀等直接測定。⑤相關分析法，是把降水入滲補給量與降水量（或增加其他因素）建立相關關系，推求降水入滲補給量。
灌溉水入滲補給 指灌溉後灌溉水入滲對地下水的補給，常用的確定方法是利用試驗田塊，觀測灌溉水入滲引起的地下水位上升幅度，推求灌溉水入滲補給量。
地表水補給 是指地表水通過垂向入滲或側向滲漏對地下水的補給。常用的方法為實測法和地下水動力學法。實測法是從地表水體損失量中扣去蒸發量、潤濕包氣帶巖土的水量和滯留在包氣帶中的水量，其值便是地表水體對地下水的補給量。地下水動力學法是按地下水運動的穩定流或非穩定流理論，加以計算。
側向補給指外區的地下水從側向流入本區。越流補給是當相鄰含水層的地下水水頭高於本層的地下水水頭時，水流通過兩個含水層之間的弱透水層而進入本層。人工補給指地表水或外區地下水通過坑、塘、水溝、水井等註入地下以補給本區地下水。
排泄 主要包括泉、潛水蒸發、排向地表水體、越流排泄和各種人工排泄等。泉是地下水天然排泄的重要方式。尤其在山區或山前地區，許多地下水泄出地表成泉。潛水蒸發是平原地區地下水排泄的重要途徑。當河流、湖泊等地表水體的水位低於地下水水位時，地下水排向地表水體，轉變成地表水。當兩個含水層之間為弱透水層所隔開並且存在足以克服其間阻力的水頭差時，高水頭含水層中的地下水通過弱透水層向低水頭含水層排泄，稱為越流排泄。地下水人工排泄的方式有水井抽水、礦山疏幹、基坑排水等。在大量開采地下水的地區，如中國的華北平原，人工排泄量是地下水排泄量的主要成分。
水情 地下水水情指水位、水量、水質和水溫等要素隨時間有規律的變化。又稱地下水動態。淺層地下水水情變化較大。大氣降水入滲補給地下水，使地下水水位上升，地下徑流加強；同時，改變原有地下水的溫度和水質。靠近地表水體的地下水，常受地表水體各要素變化的影響而發生相應的變化。如果地表水體水位高於地下水位，則地表水補給地下水，使地下水位升高，水溫和水質也隨之而變。若地表水體水位低於地下水位，則地下水補給地表水體，使地下水位降低。大量開采利用地下水，會大大改變地下水的狀況。如果補給不足，地下水位便不斷下降，造成地下水的區域降落漏鬥，這種漏鬥不斷加深和擴大，便會造成惡果，如地面沉降、海水入侵和局部地區地下水枯竭等。地下水水情觀測，主要是通過長期觀測井網，用自記儀器或定期觀測方法取得資料。
中國的許多城市，如北京、太原、西安、濟南等，大都依靠地下水供水，北方的廣大農田，也主要依靠地下水灌溉。70年代中期，世界一些國傢地下水在總用水量中占很大的百分比：法國33％，日本20％，美國20％，蘇聯24％，英國25％，聯邦德國72％，荷蘭66％，塞浦路斯83％，圭亞那90％。因此，地下水是一種寶貴的天然資源。
參考書目
王大純、張人權、史毅虹編著:《水文地質學基礎》，地質出版社，北京，1980。
R.A.Freeze，J.A.Cherry，Groundwater，Prentice- Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1979.