一直以來人們對地下水起源都存在不同的假說，如滲入說、凝結說、沉積說、初生說和內生說等。
滲入說 公元前1世紀由古羅馬建築師M.V.波利奧提出。認為地下水是由雨水和雪水滲入地下形成的。這一假說在中世紀廣為盛行，並且在很長時期內佔著統治地位。
凝結說 公元前4世紀由古希臘人提出。在19世紀末又為奧地利工程師O.福爾格大力提倡。認為地下水是由空氣中水蒸氣凝結而成的。事實是，由水蒸氣凝結而成的地下水，除乾旱區在地下水形成中佔有一定地位外，廣大的溼潤地區即使有凝結水也僅佔地下水總量中的很小部分。
沉積說 是人們在地下深處普遍發現高溫滷水存在以後，在20世紀初提出。沉積說的主要內容是地下水與含水巖石同時形成於沉積盆地中，兩者的年齡一致，並把這種水命名為沉積水（同生水）。除了個別大陸淡水盆地中的沉積水以外，沉積水一般總具有很高的礦化度，大部分富集海洋中特有的某些微量元素，如溴、碘、鉀等。沉積說支持者還特別指出，大量高孔隙度的海相及大陸沉積相軟泥在成巖過程中擠出的大量高礦化度地下水，可能進入周圍含水層的地下水中。
以上假說，在當時大部分都很流行，但它們大體都沒有直接回答地下水起源的根本問題。
初生說 1902年由奧地利地質學家E.修斯提出。認為初生水來自巖漿源的分異作用，初生水的基本標誌是高溫、溶解有特殊的與巖漿有關的化學成分，如氯、二氧化矽、硫、硼、磷、砷等，這些組分大部不可能從沉積巖的溶解作用中取得。可是，純粹由初生水組成的礦泉在自然界並不存在，因為這些水在上升運動中與大量的其他成因的水相混合而失去了它的固有特徵。因此，初生水假說在一個時期一直沒有得到新的發展。
內生說 由前蘇聯水文地質學家Г.Н.卡明斯基提出。認為凡是早於滲入循環（水文循環）與沉積循環（地質循環）生成的地下水均可命名為內生水，它主要由巖漿及變質（由地球內力作用引起巖石的改造與變化）起源的水、汽組成。20世紀30～40年代以來，很多學者都注意到地殼深部（包括大型沉積盆地與褶皺山區）廣泛存在的高礦化地下滷水形成中內生溶液參與的可能性問題。由地殼下部巖漿源地分異出來的、熱的、高礦化的、富氣的內生溶液常常在地殼深大斷裂處大範圍地富集，目前出露於地表許多與巖漿侵入作用無直接關係的熱液礦化帶及有關礦床，即是這種內生熱水溶液活動的一個有力的佐證。全球性蛇紋石化巖帶的形成也是同一問題的另一個證據。內生說的提出是人們對地下水起源問題認識上的一個新的突破。20世紀60年代以來，已逐漸公認地下水的起源與地球水圈起源緊密相關，原始地殼出現以後，地球水圈才逐漸形成。包含在地球水圈中的水（包括地面水和地下水）主要是整個地質時期從地球內部持續地逸出起源的。
大多數巖石學家認為，在巖漿分異過程析出的易揮發物質中，水約佔其中4～8％。地質時期由地幔逸出的總水量估算為35.3×1023克，其中10×1023克水通過大氣圈逃逸至宇宙空間，其餘25.3×1023克水分配在地下水圈是10.72×1023克，佔42.4％，分配在地表水圈是14.57×1023克，佔57.6％（大氣圈中的水相對於以上數字是微不足道的）。
一些學者把地下水起源和地下水形成不加區分。多數水文地質學家認為，地下水形成僅指地下水循環中的補給項，兩者含義不同，是兩個術語。如果認為地下水的首次形成即為起源的話，對何謂首次形成有兩種觀點：一種觀點是從地質循環角度來看地下水起源問題，即首次進入含水介質的地下水屬地下水起源，如把沉積盆地形成時埋藏下來的水歸入地下水起源範疇，把參與現代水文循環的降水入滲、水汽凝結歸入地下水形成，從而把地下水起源與地球水圈起源兩個問題區別開來；另一種觀點是從行星水圈形成角度看地下水起源問題，把參與地球水循環（包括參與水文循環的滲入水、凝結水以及參與地質循環的沉積水）進入地下水圈的水均歸屬地下水形成範疇，而僅將地球水圈形成至今由地幔持續析出的內生水歸入地下水起源領域。