地下水向不同的河流或地下水盆地汇集的潜水水面的分界脊线。因水文地质条件和地貌特征的不同，地下水分水岭可能与地面水分水岭一致，也可能不一致。它的位置可能随地下水位的升高或降低而变化。

对于岩性单一、渗透性较低的非可溶性岩石（如一般的孔隙含水层和裂隙含水层），地下分水岭的位置一般与地表分水岭相一致。但是，当两侧岩层的渗透性有差别，或地下水排泄基准高程不同时，地下水分水岭的位置就会偏向渗透性较弱或排泄基准高的一侧，从而与地表分水岭不一致。在喀斯特发育区，当存在两个初始排泄基准不同的喀斯特水系统时，排泄基准低的系统构成较强的势汇，吸引较多水流，从而发生较强的溶蚀作用，地下水分水岭就偏向排泄基准高的一侧；随着溶蚀作用的不断进行，排泄基准低的一侧的岩体渗透性愈来愈来，吸引的水流愈来愈多，最终袭夺排泄基准较高的一侧喀斯特水系统。地下水分水岭的平面位置与高程，除受岩体渗透性、地下水的补给与排泄条件控制外，也受人类开发地下水与水利建设的影响。

地下水分水岭的研究是水文地质勘查的重要内容之一。一般是通过测量不同地点的泉、水井、钻孔或坑道的地下水稳定水位（尤其是地下水水位低的时期），绘制地下水等水位线图，以确定地下水分水岭的高程和平面位置。

在水利工程地质勘查中，查明地下水分水岭的位置和高程是研究一个地区水文地质条件，正确评价地下水资源的重要资料。地下水分水岭的高程是分析判断水库是否会产生渗漏的重要依据之一。如果地下水分水岭高于水库蓄水位，库水一般不会向邻谷渗漏；反之，可能产生向邻谷渗漏问题。