地下水は透水性のよい地層である砂層や礫層の隙間に存在する場合、不圧地下水と被圧地下水とに分けられる。不圧地下水の上面は比較的浅いところにあって被圧されていない地下水で、井戸やボーリング孔の中では水面として現れる。これを地下水面とよび、地下水の圧力がその位置で大気圧と釣り合っていることを示している。被圧地下水は、その上限および下限を粘土やシルトなどの不透水性の地層によって加圧されて、地下水面を有しない地下水である。この地下水は、多くの場合不圧地下水の下位に存在し、その中に井戸を掘ると、間隙中の地下水が圧力を受けているため、帯水層より上に水面があったり、自噴したりする。この水面は特に被圧水頭面とよび、不圧地下水面とは区別する。もともと地下水は降水などの地中への浸透という過程で涵養され、さらに地下水となってからは水平・垂直方向にゆっくり流動しながら地層中の物質を溶かし込んだり、イオン交換をおこないながら、地下水の量や質が決まる。したがって、地下水の存在は地表の形態や地層のあり方と強く関連している。地下水を含む地層は、地質時代の新しい第四紀の未固結堆積物であることが一般的で、さらに透水性の良い砂や礫から成る地層が地下水の優秀なうつわ（帯水層）となる。わが国で地下水資源として最も多く利用されているのは、この第四紀堆積物の地層である。また、表層付近の地下水は地形の影響を強く受けるため、その形態により地下水の存在や流動は異なる。たとえば、多摩市域の大半を占める丘陵地は段丘や低地に比べ地下水の得にくいところである。一般に地層がいつ頃どのような過程で形成されたかによって、地表面の形態は変わるため、それぞれの地域の地質や地形によって地下水の在り方も異なることが多い。