地下水的物理化学特性及其动态特征。地下水物理性质主要指水温、颜色、透明度、嗅和味。化学性质由溶解和分散于地下水中的气体、离子、分子，胶体物质和悬浮固体的成分，微生物及这些物质的含量所决定。地下水中溶解的化学成分同一般天然水中的化学成分基本相同（见天然水水质）。它不同于地表水的是它含有极小量的溶解氧，而CO2则溶解较多；有一些地下水还含有H2S、CH4和氡。在大多数地下水中，阴离子主要是HCO婣，阳离子主要是Na+、Ca2+和Mg2+。地下水按矿化度分为淡水（矿化度升）、微咸水(1～3克/升)、咸水(3～10克/升)、盐水(10～50克/升)和卤水(>50克/升)。

影响地下水水质的主要因素是土壤、岩石的成分，渗透性和地下水的埋藏深度。地下水存在于土壤和岩石的空隙中，与土壤和岩石长期接触，不同地区的土壤和岩石类型不同，地下水的化学成分的地区差异极大。一般，浅层地下水由于渗过地壳表层的大量降水多次冲刷土壤和岩石，所含盐类贫乏，矿化度低。干旱地区的浅层地下水，通过岩土的毛细管作用强烈蒸发，矿化度增高。埋藏较深的地下水，很少或完全不受气候条件的影响，而岩石的成分对地下水的成分有重要的意义。总的趋势是，地下水的矿化程度随深度加深而加大。

矿泉水含有某些特殊离子或气体，它或者水温较高，或者具有放射性，一般具有医疗性质，在一定的地质条件下形成自流矿泉出露地表，也借助人工钻孔引到地表加以利用。

地下水含有多种微量元素，又因容易卫生保护而被广泛用作饮用水源。人类活动，特别是工业废弃物和农田施用杀虫剂等，使地下水尤其是浅层地下水也受到污染，已从地下水中检验出DDT、六六六等农药。地下水一旦污染，水质很难复原。