Grundwasser bildet sich aus Niederschlagswasser und anderem versickernden Oberflächenwasser (Seen und Flüsse). Das versickernde Wasser durchdringt den Boden und dessen Hohlräume, bis es auf eine wasserundurchlässige Schicht (Grundwasserhemmer) trifft. Auf dieser Schicht sammelt es sich zu einem geschlossenen Wasserkörper. Die Menge der Grundwasserneubildung ist stark vom Niederschlag einer Region abhängig. Mit dem Grundwasser beschäftigt sich die Hydrogeologie, ein Teil der angewandten Geologie.
Grundwasser ist nach der DIN 4049 definiert als unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung von der Schwerkraft und den durch die Bewegung selbst ausgelösten Reibungskräften bestimmt wird.
Das Wasserhaushaltsgesetz bestimmt Grundwasser in § 3 Nr. 3 WHG als „das unterirdische Wasser in der Sättigungszone, das in unmittelbarer Berührung mit dem Boden oder dem Untergrund steht“.