La nappe phréatique est une limite souterraine entre la surface du sol et la zone où leau souterraine sature les espaces entre les sédiments et les fissures dans la roche. La pression de leau et la pression atmosphérique sont égales à cette limite.
La surface du sol au-dessus de la nappe phréatique est appelée la zone non saturée, où loxygène et leau remplissent les espaces entre les sédiments. La zone non saturée est également appelée zone daération en raison de la présence doxygène dans le sol. Sous la nappe phréatique se trouve la zone saturée, où leau remplit tous les espaces entre les sédiments. La zone saturée est délimitée au fond par une roche impénétrable.
La forme et la hauteur de la nappe phréatique sont influencées par la surface terrestre qui se trouve au-dessus delle; il se courbe sous les collines et tombe sous les vallées. Les eaux souterraines qui se trouvent sous la nappe phréatique proviennent des précipitations qui se sont infiltrées à travers le sol de surface. Les sources se forment là où la nappe phréatique rencontre naturellement la surface terrestre, provoquant lécoulement des eaux souterraines de la surface et éventuellement dans un ruisseau, une rivière ou un lac.
Le niveau de la nappe phréatique peut varier dans différentes zones et même à lintérieur la même zone. Les fluctuations du niveau de la nappe phréatique sont causées par les changements de précipitations entre les saisons et les années. À la fin de lhiver et au printemps, lorsque la neige fond et que les précipitations sont élevées, la nappe phréatique monte. Il y a cependant un décalage entre le moment où les précipitations infiltrent la zone saturée et le moment où la nappe phréatique monte. En effet, il faut du temps pour que leau sécoule à travers les espaces entre les sédiments pour atteindre la zone saturée, bien que le processus soit facilité par la gravité. Lirrigation des cultures peut également faire monter la nappe phréatique car lexcès deau sinfiltre dans le sol.
Pendant les mois dété, la nappe phréatique a tendance à baisser, en partie à cause des plantes qui absorbent leau de la surface du sol avant quil natteigne la nappe phréatique. Le niveau de la nappe phréatique est également influencé par lextraction humaine des eaux souterraines à laide de puits; les eaux souterraines sont pompées pour leau potable et lirrigation des terres agricoles. La profondeur de la nappe phréatique peut être mesurée dans les puits existants pour déterminer les effets de la saison, du climat ou de limpact humain sur les eaux souterraines. La nappe phréatique peut en fait être cartographiée à travers les régions en utilisant des mesures prises à partir de puits.
Si leau nest pas extraite par un puits de manière durable, la nappe phréatique peut baisser de façon permanente. Cela commence à être le cas dans le monde entier. Certaines des plus grandes sources deaux souterraines sépuisent en Inde, en Chine et aux États-Unis au point de ne plus pouvoir être reconstituées. Lépuisement des eaux souterraines se produit lorsque le taux dextraction des eaux souterraines par les puits est plus élevé que le taux de reconstitution des précipitations.