干旱、半干旱地区地下水研究一直是水文地质界关注的现实问题，因为全球约1/3的陆地面积被划归为干旱地区（据联合国教科文组织1977、1979年资料）。通常认为年降雨量在0～50mm为极度干旱区，50～200mm为干旱区，200～500mm为半干旱区。世界上近一半的国家都不同程度地受干旱的影响，如中东、北非、南非、纳米比亚、澳大利亚中西部、南美的秘鲁、阿根廷、欧洲的西班牙、美国西南部和墨西哥北部、原苏联中亚等国、伊朗、巴基斯坦、蒙古以及中国的西北、华北地区干旱都比较严重。
由于干旱区的地表水源有限，水质又差，且时空分布极不均衡，因此，分布较广，不易因蒸发受损失，水量、水质相对稳定的地下水，就成为干旱、半干旱地区的重要供水水源，甚至有时起到不可替代的作用。但深层地下水由于补给有限，基本上属非再生性的水资源，且找水难度较大，因此许多干旱国家或地区十分重视加强地下水的勘查研究并取得了成效。
1）进展和突破
近几十年来，在干旱、半干旱区地下水资源的研究取得不少重要进展和突破。哈萨克斯坦编制了干旱区自流水和潜水预测图，发现和评价了70个自流水盆地和大量潜水，总面积达150×104km2；高质量地下水储存量达8×1012m3/a，其天然补给量为450×108m3/a，预测其可采资源为1960m3/s。在中东和北非地下水已成为该区最主要的水资源，如撒哈拉大沙漠盆地深部地下水储存量达15×1012m3/a，天然总补给量可能超过250×108m3/a，可灌溉70×104hm2沙漠土地。美国亚利桑那州60年中在该区各含水层中共采出2250×108m3的水，其中90%为深部地下水。澳大利亚大自流盆地中本世纪内已开采出350×108m3以上的深部地下水。伊朗抽出的地下水不少于1600～1700m3/s，灌溉着约250×104hm2的土地。一些阿拉伯海湾国家（如沙特阿拉伯、科威特、巴林、卡塔尔和阿联酋等）自50～60年代以来，所采取的地下水相当于其用水总量的70%以上。美国西南部的高平原区，包括8个州，从深部奥格拉拉含水层抽取的地下水，有95%都用来灌溉近447×104hm2的土地，使其成为美国最重要农业产区之一。
中国的西北、华北干旱、半干旱区属温带和暖温带，是世界中纬度干燥带的重要组成部分。这里的地下水成因有现代溶滤水和古代沉积水两种类型，以前者为主。现已查明西北干旱区地下水可采资源为470×108m3/a，仅占全国地下水可采资源总量的1/6，而西北地区面积约330×104km2，占全国国土总面积的35%。近年来在新疆塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区、宁夏南部山区、陕北能源开发区、内蒙古额济纳平原等地找到了可供直接饮用的优质地下水，获得干旱地区找水新的突破。
1996年第30届国际地质大会设有“干旱、半干旱地区地下水”专题讨论会，有不少论文讨论了干旱区地下水研究的总体战略思想以及利比亚、博茨瓦纳及中国的华北、西北等干旱区的研究实例。实例突出的是扩大干旱、半干旱地区井群采水效率的方法。但是干旱、半干旱地区地下水有其特殊的问题存在，需要从理论上、勘察技术方法上、合理开发利用等方面深入研究解决。
2）深部地下水的形成和评价问题
哈萨克斯坦水文地质学家结合他们的实践突破了原有对干旱区地下水形成理论的认识。按照以前沙漠区地下水为水汽凝结形成和原生（封存）形成理论，在沙漠地区只能形成储量有限的透镜体状水体。通过深入研究“查明地下水的主要补给区和补给源大部分位于潮湿的山区，成功地证实了自流水型和潜水型地下水径流和水资源是由大气降水渗透而形成的”。这一理论观点的突破为在沙漠区预测和查明大规模地下水储量奠定科学的基础。
在世界大多数干旱地区下面普遍分布有大型的沉积盆地，如撒哈拉大沙漠盆地、澳大利亚大自流盆地、塞纳－内盖夫盆地等。其中蕴藏有丰富的地下水。但对其运移机制有不同认识，即是否存在水力连续性问题。采用不同的水文概念模型，即采用径流模型（以水力连续性为基础），还是采用滞留模型（以水力不连续性为基础），其研究结果不同，其计算年龄可超过一个数量级。加拿大J.Toth是第一个持有水力连续性观点的学者，法国P.J.Margat，英国J.W.Lloyd以及美国等水文地质学家亦以水力连续性作为基础研究沉积盆地的地下水。但在石油领域中一些学者，以以色列E.Mazor为代表的学者在1995年即提出，在地下深部，随着温度、压力、岩石压实作用的影响加大，不同含水层之间的相互联系几乎不存在，因此采用滞留（Stagnant）含水层的概念来研究沉积盆地中地下水的圈闭体。有关沉积盆地水力连续性及滞留含水层是否普遍存在的问题，直到今日仍是地下水理论与实践以及科学问题研究的主题和焦点。它涉及到干旱区大型沉积盆地地下水的评价、开采以及水资源的管理，它与较开放的浅部含水系统有很大的不同。
对干旱区深层地下水的评价方法目前有：①同位素方法。可研究地下水的形成机制、补给来源、流动路径及可能发生的入渗、混合及水－岩相互作用。如D、T、14C、18O、36Cl仍普遍用来研究地下水的补给机制。锶的同位素在深层地下水评价中逐渐显示出其重要作用。②数学方法。如以色列采用主成分分析法（PCA）、聚类分析法和混合单元模型等，对零散的多变量信息进行整理、评价和建立模型。③现象学方法。以直接观测和测定地下水系统的物理、化学、地质和水文等特征资料进行综合分析，可获得较全面的认识。
3）干旱区地下水勘探技术和管理
由于干旱区地下水埋藏深，找水有相当的难度。近年来勘探技术有了很大进展。如借助遥感与GIS技术来确定地下水开采有利地区，从而大大地提高了布井成功率。英国、瑞典、美国、德国都有成功的经验。此外，从英国和欧美一些国家在非洲结晶岩基底地区找水经验来看，采用先进综合性的勘探技术方法，如磁测、甚低频、激发极化法、电阻率测深、核磁共振（NMR）和测井方法等，亦可较快较好地找到地下水。
对于干旱区宝贵的地下水资源，如何合理科学地开发利用和管理，必须是在弄清水资源的分布规律和特征及对水资源作出正确的评价基础之上，否则将带来资源枯竭、生态环境和水质恶化等严重的不良后果。当前一些水文地质学家认为干旱半干旱区地下水资源科学管理的核心是加强能力建设。所谓能力建设是指“提高全民素质，动员社会共同参与的一个向决策层提供信息服务和必要的水问题科学宣传，向用户及群众提供科学普及服务并进行宣传教育，向水资源工作人员进行技术传授、培训和提高等各个方面工作的系统建设”。
在干旱地区为了扩大供水量，需修建一些地下水工程，如集水井、人工补给蓄水坝、池等。但联合使用、合理调配地表水与地下水是干旱区水资源管理的主要发展方向。