非水相液体（NAPL）通常是有机物。若其密度大于水，称为重质非水相液体（DNAPL），如三氯乙烯；若其密度小于水，称为轻质非水相液体（LNAPL），如汽油。

NAPL进入地下以后，其运移形式可为水-NAPL两相流、水-NAPL-空气三相流，或水相-气相-固相-NAPL多相流等。由于土壤毛细作用以及低渗透带的影响，污染物会发生侧向扩散。当污染物遇到隔水层时，会形成聚积，这个聚积层将成为二次污染源，不断污染地下水。一部分挥发的污染物还会向上形成污染物气体羽。污染物继续下渗到达土壤饱和带，在饱和带中形成三相系统：水相-固相-NAPL。进入地下水位的NAPL少部分溶解，大部分继续迁移。DNAPL除形成残留带以外，会穿过饱和带迁移到地下水位以下，从而污染地下水；LNAPL则会漂浮在地下水面上。

NAPL对修复被污染的地下含水层有着极大的影响。被含水层截留的NAPL作为地下水污染物的持续来源，能持续多年影响含水层的水环境质量。一旦被截留在独立的土壤毛细孔中，其去除将变得更加困难。