地下储水库可代替地面供水系统的蓄水池，用于调节城市供水和缓解调蓄雨洪，还可利用海拔较高的山体加大水库调蓄水头。建设地表渗入和井灌补给工程，在丰水期渗入或灌注雨水、河湖库水、污水净化水，在枯水期抽出使用，相比在地面修建水库，可少占用土地和居民迁移，减少蒸发损失。

日本、瑞士、牙买加等国利用屋顶收集雨水并通过管道送到地下储水库。日本名古屋中央体育馆每年利用雨水3.6万立方米；中国西沙群岛修建了库容14万立方米的地下储水工程。日本东京首都圈外围排水系统，全长6.5千米，包括5个高70米、宽30米的巨型竖井，竖井之间由内径约10米的管道连接起来，在暴雨期收纳地面雨水和溢出河水，起到蓄洪作用；缺水期用于灌溉、为地面河流补充水源。瑞典、美国、法国都已建成含水层贮水试验库，最大库容量为5.5万立方米。瑞典在20世纪60年代，提出在地下建造大容量水库以实现高水头抽水蓄能的设想。进入21世纪，美国、荷兰、加拿大等国也都在进行研究和试验。