潜水的补给主要是大气降水和地表水，也可能有承压地下水，干旱地区还有一定数量的凝结水。
大气降水补给量的多少主要取决于降雨量和降雨强度，此外还与岩性、坡度、土壤含水量以及植被覆盖度有关。短历时的小雨，对潜水补给毫无意义。急骤的大暴雨大部分形成地表径流。只有长时间的绵绵细雨，补给潜水的水量最多。土壤和岩石的透水性能好，雨水补给潜水的水量就大。
地表水对潜水的补给，情况比较复杂。河流与潜水有互为补给关系。在洪水期，河流水位高于两岸的潜水水位，河流则补给潜水；到了枯水季节，河流水位低于两岸潜水水位 ，两岸的潜水则补给河流。实际上，在一次洪水涨落过程中，也可能出现这样的情况。黄河下游河床比地面高，因而河水单向补给潜水。
潜水的排泄方式有水平排泄和垂直排泄两种。水平排泄是主要的方式。潜水在重力作用下，向低洼的地方汇集流动，最后出露地表成泉，补给河流或地表其他水体。在地表坡度较大的河流中上游，河流排泄潜水的现象比较普遍。由潜水补给的泉，是在重力作用下自然流出的，一般无承压上涌现象。垂直排泄即潜水通过蒸发排泄。这种排泄方式的特点是排水不排盐，所以在潜水蒸发旺盛的地区，潜水的矿化度比较高。潜水蒸发的强烈程度取决于当地的温度、湿度、潜水的埋藏深度等。在山区和湿润地区，潜水以水平排泄为主，潜水的矿化度较低；在平原或干旱地区，潜水以垂直排泄为主，潜水的矿化度往往较高。