含水层是充满地下水的层状透水岩层，是地下水的储存和运动的场所。

地下水中所含有的各种离子、分子及化合物的总量称为矿化度（或总溶解固体），以克/升或毫克/升表示。低矿化度地下水主要成分为重碳酸根离子，中等矿化度地下水主要成分为硫酸根离子，高矿化度地下水则以氯离子为主。

根据埋藏条件可将地下水分为：①上层滞水。存在于包气带下部局部隔水/弱透水层之上的重力水。②潜水。埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水。③承压水。充满在两个隔水层之间的地下水，受静水压作用具有承压性。其中，深层地下水是含水层底板埋深大于150米的地下水，一般为古水。按含水介质类型，可将地下水分为：①孔隙水。赋存于各种松散沉积物颗粒间孔隙中的水，其赋存和运动特征相对均匀，多属于层流运动。②裂隙水。赋存于各种岩石裂隙中的水，具有较强的不均匀性和各向异性特征。③岩溶水。赋存并运移于可溶性岩石的溶洞及岩溶空隙中的水，并在流动过程通过与赋存环境相互作用，从而不断改造着自身的补给、径流、排泄与动态特征。

地下水在岩石空隙中流动，称渗流。地下水在比较细小的岩石空隙中运动，流速较慢时，水流中各质点互不干扰，呈层流状态；当岩石空隙比较大，流速比较快，水流中各质点互相干扰，呈紊流状态。研究地下水运动规律的学科是地下水动力学，岩石热传导和地下水的流动传热是地下水环境中传热的主要机制，地下水水流引起的对流和机械弥散及溶质的分子扩散是地下水溶质迁移的基本物理机制。

地下水的补给来源主要有降水渗入、灌溉水渗入、地表水渗入、水汽凝结，以及在特定地区不同类型的侧向补给（如山前侧向补给、河渠侧向补给等）和人工补给（人工回灌旨在恢复地下水位、净化水质回用、利用地热能、防止海水入侵和地面沉降）等。排泄的方式也有多种：山区或山前地区主要为泉（泉是含水层或含水通道与地面相交处产生地下水涌出地表的现象）；平原地区主要为蒸发和向河流排泄（基流）。

地下水占地球液态淡水总量的99%，是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工业生产和居民生活的重要水源之一。但在一定条件下，地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等环境地质问题，在工程中也会引起滲漏和工程基础稳定性等问题，地下水的合理开发、利用和管理具有重要意义。