Tầng chứa nước là một lớp đá, cát, sỏi hoặc bùn ngầm có chứa nước, từ đó có thể khai thác nước ngầm để sinh hoạt, tưới tiêu và công nghiệp. Tầng chứa nước hình thành ở những nơi có vật liệu thấm nước cho phép nước tích tụ và di chuyển, được bao bọc bởi các lớp không thấm nước giữ nước lại. Chúng được phân loại là tầng chứa nước không giới hạn, nơi mực nước ngầm thông với bề mặt, hoặc tầng chứa nước có giới hạn, nơi có một lớp có độ thấm thấp nằm phía trên. Tầng chứa nước Ogallala bên dưới vùng Đại Bình nguyên của Hoa Kỳ, tầng chứa nước Guarani ở Nam Mỹ và tầng chứa nước Đồng bằng Bắc Trung Quốc nằm trong số những tầng chứa nước lớn nhất và quan trọng nhất đối với nông nghiệp trên thế giới. Nước ngầm cung cấp khoảng một phần ba lượng nước ngọt được sử dụng trên toàn cầu và tưới tiêu cho một phần lớn diện tích đất trồng trọt, đặc biệt là ở Ấn Độ, Hoa Kỳ và Trung Quốc. Khai thác quá mức gây ra hiện tượng mực nước ngầm giảm, sụt lún đất và nhiễm mặn, trong khi ô nhiễm từ nitrat, thuốc trừ sâu và hóa chất công nghiệp đe dọa chất lượng nước. Việc bổ sung nước ngầm có quản lý, sử dụng kết hợp nước mặt và nước ngầm, và cải thiện hiệu quả tưới tiêu là những chiến lược quan trọng để đảm bảo tính bền vững.