人们早在远古时代就已打井取水。中国已知最古老的水井是距今约5700年的浙江 余姚 河姆渡 古文化遗址 水井。 古波斯 时期在 德黑兰 附近修建了 坎儿井 ，最长达26公里，最深达150米。约 公元前250年 ，在中国四川，为采地下卤水开凿了深达百米以上的自流井。中国汉代凿 龙首渠 ，是一种井、渠结合的 取水建筑物 。在利用 井泉 的过程中，人们也探索了地下水的来源。法国帕利西、中国 徐光启 和法国 马略特 ，先后指出了井泉水来源于 大气降水 或河水 入渗 。马略特还提出了 含水层 与 隔水层 的概念。

1855年，法国水力工程师 达西 ，进行了水通过砂的 渗透试验 ，得出线性 渗透定律 ，即著名的 达西定律 ，奠定了 水文地质 学的基础。1863年，法国裘布依以达西定律为基础，提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1885年，英国的张伯伦确定了 自流井 出现的地质条件。 奥地利 福希 海默 在1885年制出了流网图并开始应用映射法。

19世纪末20世纪初，对 地下水起源 又提出了一些新的学说。奥地利 修斯 于1902年提出了初生说。美国 莱恩 、 戈登 和俄国安德鲁索夫在1908年分别提出在自然界中存在与沉积岩同时生成的沉积水。1912年德国凯尔哈克提出地下水和泉的分类，总结了地下水的埋藏特征和排泄条件。美国 迈因策尔 于1928年提出了承压 含水层 的压缩性和弹性。他们为 水文地质 学的形成作出了重要贡献。

泰斯于1935年利用地下水 非稳定流 与热传导的相似性，得出了地下水流向水井的非稳定流公式即 泰斯公式 ，把地下水定量计算推进到了一个新阶段。20世纪中叶，苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文 地球化学 方面作出了许多贡献。到第二次世界大战结束时，在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面，均有了较为系统的理论和研究方法。 水文地质 学已经发展成为一门成熟的学科了。

20世纪中叶以来，合理开发、科学管理与保护 地下水资源 的迫切性和有关的环境问题，越来越引起人们的重视。同时，人们对某些 地下水运动 过程有了新的认识。1946年起，雅可布和汉图什等论述了孔隙承压含水层的越流现象。英国博尔顿和美国的 纽曼 分别导出了潜水完整井 非稳定流 方程。

由于预测地下水运动过程的需要，促进了水文地质模拟技术的发展。20世纪30年代开展了实验室物理模拟。40年代末发展起来的电网络模拟，到50～60年代在解决水文地质问题中得到应用。

由于电子计算机技术的发展，70～80年代， 地下水数学模拟 成为处理复杂的 水文地质 问题的主要手段。同时， 同位素 方法在确定地下水平均贮留时间，追踪地下水流动等研究中得到应用。 遥感技术 及 数学地质 方法也被引进，用以解决水文地质问题。对于地下水中污染物的 运移 和开采地下水引起的环境变化，引起广泛的重视。20世纪60年代以来，加拿大的 托特 提出了地下水流动系统理论，为水文地质学的发展开拓了新的发展前景。