在人为影响下，地下水的物理、化学或生物特性发生不利于人类生活或生产的变化，即地下水水质朝着恶化的方向发展，称为地下水污染。地下水污染达到一定程度，便满足供水水源的要求。当然，对于不同用途的地下水，污染标准是不同的。地下水污染意味着可以利用的宝贵的地下水资源的减少。地下水的污染不容易及时发现，地下水一旦污染，将难以消除。
地下水污染与地表水污染不同。污染物质进入地下含水层及在其中运移的速度都很缓慢，若不进行专门监测，往往在发现时，地下水污染已达到相当严重的程度。地表水循环流动迅速，只要排除污染源，水质能在短期内改善净化。由于地下水循环交替缓慢，即使排除污染源，已经进入地下水的污染物质，将在含水层中长期滞留，随着地下水流动，污染范围还将不断扩展。因此，要使已经污染的含水层自然净化，往往需要很长的时间( 几十、几百甚至几千年) ; 如果采取打井抽出污染水的方法消除污染，则要付出相当大的代价。1986 年 4 月，前苏联切尔诺贝利核反应堆发生事故后，首先采取的措施之一就是将核污染物质与含水层隔离。之所以这样做，正是考虑到了一旦污染地下水将酿成难以消除的不良后果。保护地下水免于污染，是环境保护工作的一项重要内容。