地下水动态变化主要反映其补给与排泄量、水质的变化。
潜水分布在山前冲积洪积扇的顶部及广大平原的浅层，主要接受大气降水入渗补给，其次是河水、灌溉水的入渗补给。潜水的流向均由山前流向平原，总的趋势是由西北流向东南。河水与潜水之间具有一定联系，通常在河水高水位期补给潜水，而在低水位期排泄潜水。但在不同的河流地段有所不同。潮白河密云段、大石河坨里至苏村段均为河水补给潜水;永定河在卢沟桥以下，逐渐变为地上河，常年补给潜水，是西郊地区地下水的重要补充来源;潮白河在怀柔以南、大石河在苏村以南、泃河在平谷以南及温榆河－北运河、妫水河等，均排泄地下水。
潜水埋藏深度因地而异。在山前和洪积扇的顶部地区，潜水埋藏深度大，含水层单一，透水性强，水力坡度大，径流条件好，是地下水的主要补给区。在冲洪积扇中下部广大平原地区，含水层透水性差，径流条件不好，潜水以垂直运动为主，主要消耗于蒸发。潜水埋藏深度浅。
潜水全年最低水位出现在5～7月，最高水位出现在8月中旬及9月上旬。水位年变化幅度1～3m，潜水溢出带小于1m。在河水补给地下水的地段，河水动态对潜水影响较大。如沿永定河和潮白河一带，潜水主要受水库放水量多少和放水时间的控制。年最低水位一般出现在水库放水前的4月，放水后水位迅速上升，最高水位出现在8～9月。潜水均由山前流向平原，总的趋势是由西北流向东南。
1960年枯水期北京平原区潜水面埋深大部分范围小于5m，仅在山前和洪积扇顶部地区大于20m，北京老城区、石景山、顺义、平谷、密云、房山等用水量大的地区，潜水面埋深在5～10m之间，潜水位等水位线从西北到东南由高到低均匀变化。到1978年，枯水期潜水面埋深在老城区范围已经加深到10～20m，而5～10m的范围向东扩展到通县(通州区);2005年枯水期的潜水面北京老城区为15～20m，石景山、门头沟及丰台部分地区潜水面埋深大于30m，城近郊区潜水面埋深普遍在5m以上。自1960年至2005年，整个平原区潜水面埋深均呈下降趋势，特别是城区、近郊区一带，由于开采量较大，下降幅度达5～10m，下降区范围逐渐扩大，尤其以集中开采区的城近郊区水源厂、东南郊工业区等地为甚。在永定河冲积扇地下水溢出带，即衙门口、廖公庄以东至海淀、广安门一带，随潜水位区域下降而逐渐消失。
从1996年至2006年10年期间，北京地区地下水位总体呈下降趋势。其中通州、大兴、房山、昌平、朝阳、海淀、门头沟水位年平均下降幅度为0.2～1m，属于弱下降区;顺义、密云、丰台、石景山水位年平均下降幅度为1～2.5m，属于中下降区;平谷、怀柔水位年平均下降幅度大于2.5m，属于强下降区(图9－10)。
图9－10 2005年北京平原区潜水位分布图