Der Grundwasserspiegel, normalerweise Grundwasserspiegel genannt, ist die Tiefe, in der der Boden gesättigt oder bis zur maximalen Kapazität mit Wasser gefüllt ist. Wenn Wasser die Erdoberfläche erreicht, sei es durch Regen, Überschwemmung oder auf andere Weise, beginnt das Wasser, in den Boden einzudringen oder in den Boden zu gelangen. Das unterirdische Wasser rieselt durch Poren in Gestein und Boden nach unten, bis es einen Punkt erreicht, an dem alle verfügbaren Räume gefüllt sind. Obwohl der Begriff oft lose verwendet wird, bezieht sich Grundwasser technisch nur auf Wasser auf oder unter diesem Niveau. Auf diese Weise kann man sich den Grundwasserspiegel als die oberste Oberfläche des Grundwassers vorstellen.
Der Boden lässt sich in zwei Teile unterteilen: die ungesättigte Zone oberhalb des Grundwasserspiegels und die gesättigte Zone unterhalb des Grundwasserspiegels. Das unterirdische Wasser, das durch die oberen sechs bis zehn Fuß (1.83 bis 3.05 Meter) des Bodens fließt, nährt die Wurzeln der Pflanzen und wird als Bodenwasser bezeichnet. Da das unterirdische Wasser in der ungesättigten Zone an den Wurzeln vorbei nach unten fließt, wird es als Vadose-Wasser bezeichnet. Vadose-Wasser gelangt durch Poren oder kleine Löcher in Gestein und Sediment in die gesättigte Zone, bis es den Grundwasserspiegel erreicht und zu Grundwasser wird.
Die Tiefe, in der der Grundwasserspiegel auftritt, kann stark variieren, von einigen Metern an einigen Stellen bis zu Hunderten oder Tausenden von Metern an anderen Stellen. Diese Varianz kann von mehreren Faktoren abhängen, darunter die regionale Topographie oder die Oberflächenbeschaffenheit der Erde in einem bestimmten Gebiet, die Art des Materials, das Wasser passieren muss, Jahreszeiten und Wasserentnahme. Der Grundwasserspiegel ist unter Tälern oft flacher und unter Hügeln tiefer, da eine längere Strecke zurückzulegen ist. Die Sättigungsgeschwindigkeit des Bodens und damit der Anstieg des Grundwassers hängt auch von der Porosität bzw. dem Platzbedarf des Bodenmaterials ab. Fels füllt sich beispielsweise schneller als Sand, weil einfach weniger Platz zum Auffüllen vorhanden ist.
Auch saisonale Dürren, Überschwemmungen oder Niederschläge können den Grundwasserspiegel beeinflussen, wenn er nicht zu weit von der Bodenoberfläche entfernt ist. Einige gesättigte Zonen liegen jedoch so tief, dass die Zeit, die das Wasser benötigt, um in die gesättigte Zone einzudringen, jahreszeitliche Veränderungen ausgleicht und den Grundwasserspiegel von saisonalen Schwankungen unberührt lässt. Im Allgemeinen ist die Infiltration ein langsamer Prozess, ebenso wie der Prozess der Einleitung, bei dem Wasser auf natürliche Weise den Grundwasserleiter verlässt.
Ein Grundwasserleiter ist ein Gesteins- oder Sedimentbereich, der Grundwasser enthält und für den Menschen zugänglich ist. Ein solches Beispiel ist der Ogallala-Aquifer, der sich im Mittleren Westen der USA über etwa 174,000 Quadratmeilen (450657.9 Quadratkilometer) erstreckt. Im Gegensatz zu einem begrenzten Grundwasserleiter, in dem das Grundwasser zwischen undurchlässigem Material eingeschlossen ist, ist der Ogallala nicht begrenzt und kann immer noch durch Schneeschmelze, Regen und andere Arten von Oberflächenwasser wieder aufgeladen werden.
Wie in vielen anderen Grundwasserleitern ist die Wiederauffüllungsrate im Ogallala jedoch sehr langsam und die Extraktionsrate ist hoch. Menschen entziehen oder entnehmen Wasser in großen Mengen aus Grundwasserleitern für Landwirtschaft, Wohnzwecke und Industrie. Wenn die Förderrate die Wiederauffüllungskapazität des Grundwasserleiters übersteigt, wird dies als Überziehung bezeichnet und führt zu einem Absinken des Grundwasserspiegels. Überziehung hat dazu geführt, dass der Grundwasserspiegel an vielen Stellen der Ogallala um mehr als 100 Fuß oder mehr als 30.5 Meter gesunken ist.