泉既是地下水的天然露头，那么活动于地下的水又是如何形成的呢？为什么总流不完呢？要想明白其中的奥秘，得讲清以下三个问题：首先是作为地下水补给来源的自然界中水的循环，其次是形成地下水必要条件的岩石的含水性和透水能力；第三是地下水的储存与出露状况，及其分布的基本规律。
自然界中的水自地球分离出来后，就以气态、液态和固态等形式赋存于天空、地表及地下，分别称之为大气水、地表水和地下水。据科学家估算，地球上水的总量约为1。 45 X 10立方米。其中地表水约为1。 39 X 10立方米，广泛分布在地球表面的海洋、江湖和高山及极地的固态冰雪，尤以海洋居首位，约占总水量的97.3；地下水约为0.9X10立方米，约占总水量的0。 61％，存身于地表以下的地层中，地表水和地下水脉络相通，组成了地球的一个水圈。存身于天空中的大气水最少，约为1.4X10立方米，约占总水量的0。 001，以水蒸气的状态飘浮在大气中。另有2％以上的水，以固态冰雪的形式分布于高山及极地。
随着温度和压力诸条件的改变，水会发生同态、液态、气态相互间的转化。在太阳辐射热作用下，水自江河湖海的水面、岩石土壤的表面和植物的叶面，不断地由液（或固）态转变为人眼不易觉察的水汽进入大气，这就是蒸发过程（水自植物叶面的蒸发称为蒸腾）。蒸发形成的水汽，徐徐上升到天空，地表温度较高官含水汽的空气在上升过程中，随着与地面距离增加，气温不断下降，其中水蒸气就凝结出小水滴、小冰晶，形成云雾。在适当的条件下，这些小水滴或冰晶互相碰撞，结合成大水滴或大冰晶，在重力驱使下，迅速降落。降落途中，如遇到热空气上升，冰晶能变成水滴，又可能会部分或全部变为蒸气。而降落到地球表面的水滴或者冰晶，就是我们见到的雨或雪，称为大气降水。
大气降水降落到地表以后，一部分以地表径流形式，顺着无数条细小的沟溪从高处向低处流动，汇入江河，注入海洋：一部分就地蒸发，返回大气中，可再次形成降水，还有一部分渗入地下，存在于土壤或岩石的空隙中，成为地下水。地下水中部分留在表层的土壤里，或被蒸发，或被植物吸收后而蒸腾返回大气，部分以地下径流形式，或直接排入地表的江河湖海里，或在流动过程中遇到地形低凹处及地面裂缝等以泉的形式出露，转变为地表水，再度汇入沟溪江何，归流湖海。这些汇入海洋或直接下落于海洋的大气降水，又会再度蒸发，周而复始，大气水、地表水、地下水这样不停地相互转化、不断迁徒，成为一个自然界水体的大循环。而把海洋内部和描地内部自身的循环称为小循环。正是自然界的水循环作用，使地下水成为一种能经常得到补偿的资源，泉口才能源源不断地向外涌水。同理，江河溪流也是因地下水和大气降水的不断补给，才昼夜不息，世代奔流；海洋水也不断变为气体，所以尽管无数条江河千万年的注入，都不满不溢，并且提供了形成大气降水水汽的主要来源。
大气降水渗入作用使地下水得到补给，从高水位向低水位流动，然后在适当的地点涌出地表成为泉。在地下水循环过程中，其首要条件是地表岩石或松散堆积物中存在空隙，没有空隙，大气降水降到地表后既无法下渗，又不能透水流动。岩石空隙包括孔隙、裂隙、洞穴。岩石颗粒与颗粒之间或颗粒一一结合体之间的空隙叫孔隙。松散的岩石（砂、砂砾层等），孔隙很发育，孔隙的大小和均匀性取决于岩石的颗粒大小及其均匀分选程度。比较均匀的砂或砾石层的孔隙度为30一35；砂和砾石混合，孔隙度减小为15一2 0％；均匀的粘土，孔隙度可超过50。至于已经固结成岩石的坚硬岩石（如石灰岩、花岗岩等），孔隙较少又不连通，却有裂隙或洞穴发育。裂隙、洞穴多且宽、长、深，彼此连通，张开性好而未被细小物质充填，富水性强，反之就弱。在山地区域，我们会常见到岩石裂缝中有水滴出，流出，有的沿岩层层面流出，有的沿裂隙流出，这就是裂隙水或称泉水。