地表水包括内陆的江河湖泊、沼泽、冰川等，地下水为地表以下各种岩层和土壤空隙中的水分。地表水进入地下以后，由于水-岩相互作用和生物地球化学作用，水质会发生变化。具有不同水化学成分的地下水排到地表水中以后，不仅是物理混合，也有化学反应发生。内陆河道附近典型的地下水-地表水相互作用发生在潜流带，海岸带的地表水（海水）-地下水相互作用存在两种相互对立又相互依存的过程：海底地下水排泄和海水入侵。地下水与地表水是一个不可分割的整体，其中任何一方的开发利用和污染都将会给另一方造成重大影响。例如，地下水的过度开采可能造成地表径流的衰减甚至干涸，地下水中营养物质的排泄会导致地表水体富营养化。地下水-地表水相互作用被联合国开发计划署（UNDP）、联合国教科文组织（UNESCO）、国际水文地质学家协会（IAH）、国际地下水基金会（IGF）、美国环境保护局（EPA）、美国地质调查局（USGS）、联合国环境规划署（UNEP）等组织和机构作为水资源管理、水文地球化学、生物地球化学和生态水文学等多个领域的研究热点。地下水与地表水之间的相互作用，既与地形、地貌、含水层岩性等诸多因素有关，又随季节发生变化，二者在不同时空可以相互转化。地下水和地表水是流域水循环的重要组成部分，两者之间的相互作用关系是评价区域水资源结构及其形成的重要前提，对于流域水循环机制、水资源评价和合理开发利用、水污染的防治与预警等方面均具有重要意义。