降水產生匯流后，其中一部分會順著土壤、地表裂隙滲入到地下，形成地下水。地下水的來路多多，比如地面溫度低于空氣溫度時，空氣中的水汽會進入土壤和巖石的空隙并凝結，從而形成地下水。巖漿中分離出來的氣體，可以冷凝形成地下水。還有地質運動早期，與其他沉積物一起埋 藏在地下的水，可以說是匯聚天下“英才”。

地下水水位、水溫觀測中，常見方法是先打一一口監測井，然后把儀器放下去。這些儀器的原理，大多跟地表水監測水位、水溫的儀器相近。

檢測地下水質，大多是用水泵一樣的采集器提取水樣，帶回實驗室分析，當然也可用便攜式儀器現場測定，只是可測定參數種類不盡相同。工業偷排造成地下水污染還有一種監測方法，就是將傳感器放入水體中，直接檢測某些水質參數，優點是可以長時期在水中連續測量。