进入土壤和岩石的细小孔隙（叫毛细孔隙）中，受表面张力和附着力的共同作用，通常也滞留下来，保持在土壤、岩石中，叫毛管水，能被植物根系吸收或蒸发而失去。只有渗入到较大的土壤孔隙或岩石裂隙中的大气降水，才能在重力作用下。自由地向土壤、岩石深处运动，充满于空隙中，这种水称划重力水，也就是我们平时看到的井水、泉水等。重力水也不能无限地垂直下渗，因到一定深度后，岩石的裂贮变成闭合状或呈致密块状，水再无法渗人，于是被阻存在岩石裂隙和土壤空隙之中，形成有一定厚度的饱水带；其上是未被重力水饱和的饱气带。水文地质学上，将重力水能通过的地层称透水层，重力水不能通过的地层叫隔水层，透水层被重力水饱和后就是我们常称的含水层。
自然界中含水层和隔水层有多种组合形式，又常常互相叠置、相间分布。根据地下水埋藏形式不同，将其区分为上层滞水、潜水和承压水，上层滞水是存在于饱气带里局部隔水层之上的重力水；潜水是赋存于地表以下第一个连续隔水层之上的重力水，潜水的自由水面叫潜水面。槽水面的坡度一般小于地表的坡度，在地形低凹处与地表面相交，地下水出露地表形成潜水泉。地下水均是自上而下流出地表，称为下降泉。地下水埋藏在两个隔水层之间，还承受一定的静水压力。这类埋藏形成的水叫承压水，承压水顶部隔水层一旦有裂隙或被流水切穿与地面沟通时，水自下部涌出地表形成承虚水泉。承压水形成的泉，水自下而上运动，称为上升泉。上层滞水和潜水由于埋藏较浅，其丰富程度与气候条件息息相关，涌水量很不稳定，甚至旱季断流，销声匿迹。上层滞水泉常常是季节性泉。
大气降水或地表河水能够渗入地下，经过一段时间流动后，在适宜的部位出露地表形成泉。这类泉的涌水量明显地受地质、地貌条件控制。这是因为地质、地貌条件决定着地表水的汇集、径流和渗入作用，进而影响着埋藏于表层的地下水的丰富程度及泉水的涌出量。加坡面缓倾，地形平坦，植被茂密，相对位置较低的盆地、凹地及沟谷低地，地下水丰富，“三面环山中间低，水流都在盆地里”、“两沟相交，泉水滔滔”就是例子。反之，透水性差的红粘土区，黄土丘陵区或沟谷切割深度大、密度高的基岩山区，大气降水多以地表径流方式排泄掉，渗入补给地下水的量很少，地下水相对贫乏。
从山区到平原，俩者之间在地貌上常常有一个规模不等的过渡带，在这个地带内接受山区带来大量的碎屑物质堆积，形成洪积—冲积扇。山前洪积物以沙砾，砾石为主，透水性极强，不仅可接受山区下泄的地下径流，而且能吸收大气降水以及来自山区的地表径流，成为山前地带地下水的主要补给区。杭州西湖三大名泉之一的玉泉水的由来，正是由于当大气降水和地表溪流，从北高峰、飞来峰、天竺山、月桂峰以及桃源岭、灵峰等三面向玉泉汇流，到达山坡和平缓丘岗地交界处时，遇到洪积扇顶部粗大的碎屑物质，大部分地表水便渗透到洪积扇的堆积层中，变成地下水，源源不断地流向玉泉。由于山前洪积物厚度大，径流条件好，埋藏较深，受蒸发作用损失的水分不多，从而形成丰富的地下水储存带。如黄河流出禹门口形成百余平方公里的冲积扇，附近并深50多米，沙砂石层厚40米，单井出水量高达每昼夜5000多吨。新疆干旱地区的绿洲，几千年来，劳动人民利用山前洪积扇地下水，创造性地修建了引水工程一一坎儿井，把径流带潜水引入潜水下沉带进行灌溉（如图3）。
图3坎儿井纵剖面示意
1。基岩（不透水层）2。砂砾石（含水层）3。粘土
平原一般多分布于近代地壳沉降区，但各地沉降速度并不一致，在这里堆积着厚度不等，成因不同的松散沉积物，包括湖相、河流相、海相等。如我国华北平原第三纪以来沉积了700一800米，有的甚至达1000米左右厚的新生界沉积层，内部结构比较复杂，多种成因类型相互叠置，在垂直方向上有几个含水层，在水平方向上有的成带，有的不连续。地下水资源埋藏丰富，有利于开采利用。
地下水除主要来自大气降水补给外，还有小部分是当大气中水汽压大于土壤中的水汽压时，大气中的水汽可进入土壤及其他松散堆积物中，在温度降低到零点时便凝结成水。这部分水尽管甚少，但在降水极少，地表温度昼夜变化急剧的干旱沙漠区，水蒸气的凝结作用在经常进行着，凝结水是干旱沙漠区地下水的主要补给来源。
山地是近期或地质历史上长期隆起的结果，它多少经过变动，岩石裸露，经受风化、侵蚀破坏，有利于地下水通道的形成，以接受大气降水的补给。但山地情况是复杂的，事实上，有的山区地下水资源丰富，有的则不然。如位于东岳泰山玉皇顶西南侧碧霞柯后的天井泉，所在的地形条件很差，方圆数百公里内四周皆悬崖峭壁，利于大气降水地表流失，而不利于降水的下渗，尽管泰山年降雨量达1000余毫米，但大气降水渗入补给地下水的条件极差。那么，天井泉水是从哪里来的呢？
泰山是在地势低平的平原和丘陵区儿然拔起的一座山岭，山下的空气温度高，包含着相当丰富的水蒸气，山上空气温度低，气压也没有山下高。当山下温暖湿润的空气沿山坡上升时，随着气温下降，水蒸气不断凝结成云雾，除呈现出苍苍缥渺、无边无际的“云海玉招‘”奇景之外，水蒸气还会自大气层不断地进入山顶岩石裂隙中。每当夜晚时，天井泉周围的岩石温度低于饱和云雾的空气温度时，水蒸气逐渐凝结成较大的水滴，这些水滴顺岩石裂隙向下渗流，使地下水经常得到补充，成为天井泉之水的主要来源。无怪乎历来把山与水紧紧连在一起，“有山必有水”，“山高水长”，天公就是如此将“天水”布施到人间。登临泰山顶，能饮上清澈见底、甘醇可口的天井泉水，是极大满足。