地下水主要來源於大氣降水和地表水的入滲補給；同時以地下滲流方式補給河流、湖泊和沼澤，或直接注入海洋；上層土壤中的水分則以蒸發或被植物根系吸收後再散發入空中，迴歸大氣，以及地球上發生的溶蝕、滑坡、土壤鹽鹼化等過程。
形成：靠近地下的土層比較疏鬆，孔隙大，地面上的雨水、雪水、水蒸氣等就會沿著空隙滲透下去，其中沙質土壤滲下的水最多，如果有不滲水的岩層擋住了水的去路，或是地球表面下有斷裂層，或是有溶洞，水就會聚集在一塊，形成地下水層。
地下水的天然形成能力，用單位面積地下水天然補給資源量（補給模數）來反映。地下水天然補給資源量，是指自然條件下，地下水系統中參與現代水迴圈的可更新地下水量。
主要取決於三個方面：一是水的補給來源，如降雨量大小、降雨時空分佈、河流湖泊狀況等；二是地表的入滲條件，例如沙土地比粘土地的入滲條件要好些，石灰岩地區比花崗岩地區的入滲條件要好些；三是地下蓄水能力，包括含水層的孔隙性、裂隙性、地下水埋藏深度等。受自然條件、地質結構、蓄水能力等因素的影響，我國地下水產水能力的地區性差異較大。
