冻土水文地质学主要关注永久冻土或季节性冻土的分布和冻、融过程等对地下水的埋藏、分布、补给、径流、排汇和水化学组成等的直接和间接影响。

20世纪初，苏联在西伯利亚冻土区开展了地下水的系统性调查。1916年，A.利沃夫发表了冻土区地下水的全面总结。在I.扎伊采夫斯基组织苏联水文地质学家编制于1966年编制的1∶5000000综合水文地质图中，除主要的水文地质结构、地下水类型、地下水径流、地下水开采等，冻土区域、积冰等也在图中进行了体现。在中国，从20世纪50年代起，由于东北大、小兴安岭区等多年冻土区和季节性冻土区各项工程建筑中的冻土问题，冻土区的地下水流过程开始受到重视。由于冻土区工程地质问题、全球变暖下冻土消融引起的生态环境改变等问题，越来越多的学者致力于冻土区水文地质学研究，但其研究总体上还较为薄弱。冻土水文地质学的相关知识只作为特殊地区的地下水流过程得到讨论。M.-K Woo于2012年出版了《冻土水文学》，首次提出冻土水文学的概念，虽然将地下水作为其重要部分，但仍未直接提出冻土水文地质学的概念。

在冻土区，降水在冬季以降雪、夏季以雨水的形式降落。降雪在冬季季节性堆积，或以永久性雪丘和冰川的形式累积。这些降水可以补给地表水，也可能会和地表水一起在不同季节补给冻土区的地下水。冻土区地下水又可分为冻土层上水、层间水和层下水，这三类地下水的运动过程及水化学成分除受普通水文地质条件的影响外，主要受控于冻土的分布和冻、融过程。冻土层上水、层下水和层间水有可能有水力联系，也有可能彼此孤立。冻土区地下水可能以蒸发、蒸腾的形式排泄，也可能以泄流或泉的形式排泄。如地下水排泄发生在冬季，可能会在地面以下或活动层内部冻结。

水分和其中的水化学组分的运动与热通量的改变和迁移是紧密结合且互相依赖的。在冻结期间，地面冰将封住土壤，使得冻结介质几乎不透水，从而成为隔水层。而在消融期间，介质又可以从隔水层变为透水层。液相水含量及水力传导系数、孔隙度等取决于温度变化，当土壤冻结，其值急剧下降，而这些水力学性质的改变又影响着水流过程和其中的溶质迁移。

冻土水文地质学的研究内容包括：①永久冻土区和季节性冻土区地下水的赋存规律。②永久冻土区和季节性冻土区地下水的补给、排泄、动态和均衡。③冻土空间分布及其冻、融过程影响下地下水的运动过程和水热耦合过程及其定量刻画方法。④冻土分布及其冻、融过程影响下各种化学组分和同位素在地下水中的反应、迁移和富集规律及其定量刻画方法，以及对地下水起源、流动路径、污染物迁移转化、碳的储存和释放、矿水的形成和分布等的指示作用。⑤永久冻土区和季节性冻土区地下水分布规律、埋藏条件、水文地质参数等勘察和观测技术与方法的研发。⑥永久冻土区和季节性冻土区地下水的合理开发和保护。⑦气候变化对冻土区地下水储存及补给、径流、排泄过程的影响。

地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。因此，冻土水文地质学首先是以地质学为基础的，与岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等关系密切。冻土水文地质学与普通水文地质学的不同之处在于，冻土区地下水的形成、分布和运动还受冻土分布和动态的控制，且与冰川、积雪等冰冻圈要素密切相关。因此，冻土区水文地质学又是冰冻圈科学的一个分支，与冻土物理学、冻土土壤学、冰川水文学、雪水文学等关系密切。冻土区地下水同样积极参与水文循环，其补给和排泄过程的研究需要冻土水文学、气象学的支撑。冻土区地下水水量与水质的时空分布规律研究，是以水力学、流体力学、热力学和化学理论为基础的，并应用各种数学方法和计算技术进行定量刻画。此外，冻土水文地质学与冻土区工程地质学的研究内容存在较多交叉；冻土区水文地质过程对气候变化的响应、冻土区地下水所蕴含的古气候信息等还是全球变化的研究热点，故冻土水文地质学与气候学也存在一定的关联。