地下水朝着水质恶化方向发展的现象，称为地下水污染。引起地下水环境恶化的溶解物或悬浮物，称为地下水污染物。地下水污染物和进入的源头很多。按污染物的性质大致分为四类：①无机污染物：最普遍的是，其次是Cl-，硬度（Ca2++Mg2+）和总溶解固体等。微量非金属主要是As、F等，微量金属主要是Cr、Hg、Cd、Zn、Pb等。②有机化学物质：含量甚微（ppb或ppt级），但危害大，甚受重视，美国把120 种有机化合物作为环保研究对象，作为优先监测对象，其中发现最普遍的是二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯和1.1-二氯乙烷等。③生物污染物：主要是病毒、细菌和寄生虫。④放射性物质：主要是226Ra（222Rn）289Pu、90Sr和137Cs。在我国目前主要是222Rn。
近年来，我国城市地下水污染状况日趋严重，污染事故屡屡发生，它给民众带来的危害也日益突出。
从我国118个大中城市近年来的地下水监测资料分析表明，我国城市地下水已普遍受到污染。其中地下水受到较重污染的城市占64%；轻污染的城市占33%。主要超标项目有硬度、三氮、铬、酚、砷、汞、氰、氟、细菌和大肠菌群等。北方城市地下水污染重于南方城市，超标率高。三氮污染在全国各地区均较突出；矿化度和总硬度超标主要分布在东北、华北、西北和西南等地区；铁和锰超标主要在东北和南方地区。北京市地下水污染，超标严重，超标率较高的为硬度、氨氮、硝氮、铬和汞等。部分地区出现有机污染物，主要是三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯，后两种含量较高。因污染给我国水资源每年造成的经济损失约377亿元，其中地下水占二分之一左右。
地下水污染的主要原因是地表各种污染源向地下渗漏引起的，其渗漏污染大户有垃圾填埋场，石油加油站及各类输（储）油管（罐），各种农业污水沟塘等。
垃圾填埋场渗漏污染的威胁在加剧，近年来国家环保总局对全国垃圾填埋设施进行了调查和监测，共调查各类垃圾处理场345座，监测107座。调查表明，垃圾填埋场普遍发生渗漏。几乎所有垃圾填埋场排放的污染物，均未达到国家有关污染控制标准。北京的几个大型垃圾填埋场的渗漏检测表明，底部渗漏已构成对首都地下水的重要威胁。
加油站渗漏污染的威胁在上升。20世纪50年代开始广泛建设加油站，形成世界各地的加油站之林，其地下储油罐、输油管密布在城镇路网之间。长期的锈蚀作用，逐渐使钢管出现破损。泄漏事故在北京、沈阳、西安、成都等地均时有发生。目前仅北京就有加油站一千多个。如北京呼家楼加油站和六里屯加油站近年来均发生过严重漏油事故，曾一度迫使附近的自来水厂停止运行。国外此类事故也很多。据报道，美国有42万个加油站发现了渗漏。在20世纪70年代以前的加油站几乎都有渗漏，已成为美国最大污染源之一。英国、捷克、匈牙利、前苏联以及南美洲的一些国家等也都有类似报道。
因此，垃圾填埋场和加油站被称作“地球的两颗毒瘤”。它们随时都在向环境中扩散着毒性物质。一些难降解的毒性污染物，不断积累，形成危害。它们能导致土壤逐渐盐碱化、毒化，有害物质通过蔬菜、水果、粮食等农作物进入食物链系统。油类中的碳氢化合物（芳香族烃类）、酸性类、铅类重金属等的毒性，对人体损伤较大。芳香烃影响肝、肾、心血管系统，有的烃类已经确定为致癌物。