En usynlig ressurs
Grunnvannets overflate kalles grunnvannsspeilet og defineres som den flaten der grunnvannstrykket er lik atmosfæretrykket. I fjell vil ikke grunnvannsspeilet være en sammenhengende flate fordi vannet stort sett befinner seg i sprekker og hulrom. Under grunnvannsspeilet, i grunnvannssonen, regner man at alle hulrommene er fullstendig fylt med vann og sonen omtales ofte som mettet sone. Mellom grunnvannsspeilet og overflaten, i markvannsonen, er derimot hulrommene delvis fylt med luft og vannet befinner seg på kornoverflatene i løsmassene og på bergflatene i fjellet. Derfor kalles markvannsonen for umettet sone.
Mengden av porerom og sprekker bestemmer løsmassenes og bergartenes porøsitet. Når det er mange sprekker og hulrom er porøsiteten høy og innholdet av vann kan være stort. Porøsiteten i norske løsmasser og bergarter varierer fra nærmest null i krystalline bergarter opp til 50% i løsmasser.
Nydannelse
Nydannelse eller mating av grunnvann skjer ved at nedbør og smeltevann renner ned i bakken via den umettede sonen og ned til grunnvannsspeilet. Prosessen kalles infiltrasjon og er avhengig av løsmassenes eller berggrunnens permeabilitet. Høy permeabilitet gir økt infiltrasjon og raskere nydanning av grunnvann. I løsmasser renner vannet mellom jordpartiklene, mens i fjell er en avhengig av at sprekker eller hulrom i berget når opp til fjelloverflaten for at vann skal kunne infiltreres.
Mating av grunnvann kan også skje gjennom innstrømning fra elver og innsjøer. Dersom fordampningen i et område er større enn nedbørsmengden vil det ikke skje noen nydannelse av grunnvann og grunnvannsspeilet vil ligge dypt under bakkens overflate. I Norge endrer grunnvannsnivået seg med årstiden. I tillegg er det avhengig av hvor man befinner seg fordi klima ikke er likt i hele landet. Typiske naturlige variasjoner i grunnvannstanden i ulike deler av Norge er avhengig av både klima og geografisk beliggenhet.
I lavlandsområdene oppstår det to maksima i året forårsaket av snøsmelting om våren og regn om høsten. Minimum vannstand vil inntreffe rett før snøsmeltingen og på sensommeren før høstnedbøren starter. I fjellområdene oppstår det vanligvis et minimum rett før snøsmeltingen starter med et påfølgende maksimum like etter at snøsmeltingen er avsluttet. Noen steder vil det også kunne observeres et lite maksimum om høsten. Langs kysten vil hovedsakelig nedbøren komme som regn også om vinteren. Sammen med liten teledannelse (frost i bakken) oppstår det derfor et maksimum i vinterhalvåret. Vannstanden avtar så utover våren og sommeren før den igjen begynner å stige som følge av høstnedbøren.