علم المياه الجوفية أو الهيدروجيولوجيا (بالإنجليزية: Hydrogeology؛ حيث تعني سابقة "hydro" الماء، و"geology" علم الأرض) هو فرع من فروع الجيولوجيا يُعنى بدراسة توزيع وحركة المياه الجوفية في تُربة وصخور القشرة الأرضية، والتي تتواجد عادةً في الخزانات الجوفية. تُستخدم مصطلحات مثل هيدرولوجيا المياه الجوفية، والجيوهيدرولوجيا كمرادفات لعلم المياه الجوفية، إلا أن هذا الأخير يُعد المصطلح الأكثر شيوعاً واستخداماً.
يُعرّف علم المياه الجوفية بأنه دراسة القوانين التي تحكم حركة المياه تحت السطحية، والتفاعلات الميكانيكية والكيميائية والحرارية لهذه المياه مع المواد الصلبة المسامية، بالإضافة إلى انتقال الطاقة والمكونات الكيميائية والجسيمات الصلبة عبر مسارات التدفق.
تُعد هندسة المياه الجوفية تسمية أخرى لهذا التخصص، وهي فرع من فروع الهندسة يهتم بحركة المياه الجوفية وتصميم الآبار والمضخات ومصارف المياه. وتشمل الاهتمامات الرئيسية في هندسة المياه الجوفية دراسة تلوث المياه الجوفية، والحفاظ على الإمدادات المائية، ومراقبة جودة المياه.
تُنشأ الآبار لتلبية الاحتياجات المائية في الدول النامية، وكذلك في الدول المتقدمة لا سيما في المناطق غير المربوطة بشبكات المياه الحضرية. وتُصمم هذه الآبار وتُصان لضمان سلامة الخزان الجوفي ومنع تسرب الملوثات إلى المياه الجوفية. وعادةً ما ينشأ الجدل حول استخدام المياه الجوفية عندما يؤثر استهلاكها سلباً على أنظمة المياه السطحية، أو عندما تُهدد الأنشطة البشرية سلامة نظام الخزان الجوفي المحلي.