L’idrogeologia si occupa della ricerca, della quantificazione nonchè della determinazione della qualità e dello sfruttamento delle acque sotterranee. Le indagini geognostiche sono finalizzate all’ identificazione delle caratteristiche dell’acquifero, le aree di ricarica e le modalità di circolazione sotterranea. Questa disciplina è spesso complementare agli studi di geologia ambientale quando si occupa dell’inquinamento antropico di falde acquifere e sorgenti, della determinazione dell’area di protezione dei pozzi idropotabili, ecc. Tra le metodologie utilizzate per indagare sono particolramente importanti, oltre alle tradizionali indagini geognostiche, le indagini geochimiche: si tratta di analisi chimiche delle acque che permettono di dedurne le modalità di circolazione, i mescolamenti tra acque di origine diversa, la lunghezza/profondità e la durata del percorso sotterraneo (datazione).

In particolare le modalità di circolazione idrica sotterranea vengono studiate mediante l’utilizzo di software di modellazione matematica molto complessi e raffinati che permettono di simulare le condizioni attuali e future, di valutare l’interdipendenza delle risorse idriche superficiali e sotterranee e numerosi altri aspetti.

Un approccio articolato in più fasi si fu reso necessario per esempio nello studio realizzato presso le Terme di Castel San Pietro (BO), con l’obiettivo di valutare gli aspetti quantitativi e qualitativi delle acque sulfuree e salsobromoiodiche sfruttate dal 1870. Uno dei principali scopi dell’indagine era quantificare e valutare il grado di protezione della risorsa e per tale scopo si ricostruì la geometria sepolta dell’acquifero.