Ô nhiễm nguồn nước ngầm hay ô nhiễm nước ngầm xảy ra khi các chất ô nhiễm được thải ra mặt đất và xâm nhập vào nước ngầm. Loại ô nhiễm nước này cũng có thể xảy ra một cách tự nhiên do sự hiện diện của một thành phần nhỏ và không mong muốn, chất gây ô nhiễm hoặc tạp chất trong nước ngầm, trong trường hợp đó có nhiều khả năng được gọi là làm ô nhiễm hơn là ô nhiễm. Chất gây ô nhiễm thường tạo ra một lượng lớn chất gây ô nhiễm trong tầng ngậm nước. Sự di chuyển của nước và sự phân tán trong tầng ngậm nước lan truyền chất ô nhiễm trên một khu vực rộng hơn. Ranh giới tiến bộ của nó, thường được gọi là mép khói, có thể giao nhau với giếng nước ngầm hoặc ánh sáng ban ngày vào nước mặt như thấm, làm cho nguồn nước không an toàn cho con người và động vật hoang dã. Sự chuyển động của chùm chất gây ô nhiễm, được gọi là mặt trước của chùm chất gây ô nhiễm, có thể được phân tích thông qua mô hình vận chuyển thủy văn hoặc mô hình nước ngầm. Phân tích ô nhiễm nước ngầm có thể tập trung vào đặc điểm đất và địa chất, địa chất thủy văn và bản chất của các chất gây ô nhiễm. Ô nhiễm có thể xảy ra từ hệ thống vệ sinh tại chỗ, bãi chôn lấp, nước thải từ các nhà máy xử lý nước thải, cống thoát nước, trạm xăng dầu hoặc do sử dụng quá nhiều phân bón trong nông nghiệp. Ô nhiễm cũng có thể xảy ra từ các chất gây ô nhiễm xảy ra tự nhiên, chẳng hạn như asen hoặc fluoride. Sử dụng nước ngầm bị ô nhiễm gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng thông qua ngộ độc hoặc lây lan bệnh. Các cơ chế khác nhau có ảnh hưởng đến việc vận chuyển các chất ô nhiễm, ví dụ: khuếch tán, hấp phụ, kết tủa, phân rã, trong nước ngầm. Sự tương tác của ô nhiễm nước ngầm với nước mặt được phân tích bằng cách sử dụng các mô hình vận chuyển thủy văn.