含水層是指地下含水岩層、砂層、礫石層或淤泥層，從中可以抽取地下水用於飲用、灌溉和工業用途。含水層形成於透水性物質允許水積聚和流動，並被不透水層包裹的區域。含水層分為非承壓含水層及承壓含水層。非承壓含水層的地下水位與地表相通，而承壓含水層上方則覆蓋低滲透性地層。美國大平原下方的奧加拉拉含水層、南美洲的瓜拉尼含水層和華北平原含水層是世界上最大、農業價值最高的含水層之一。地下水供應了全球約三分之一的淡水，並灌溉大量的農田，尤其是在印度、美國和中國。過度抽取地下水會導致地下水位下降、地面沉降和鹽鹼化，而硝酸鹽、殺蟲劑和工業化學物質造成的污染則會威脅水質。有管理的地下水補給、地表水和地下水的聯合利用以及提高灌溉效率是實現永續發展的關鍵策略。