Podzemna voda, običajno imenovana vodna miza, je globina, na kateri se tla nasičijo ali napolnijo do največje zmogljivosti z vodo. Ko voda doseže površje Zemlje, bodisi z dežjem, poplavami ali drugimi sredstvi, se voda začne infiltrirati ali prehaja v tla. Podpovršinska voda teče navzdol skozi pore v kamninah in prsti, dokler ne doseže točke, ko so vsi razpoložljivi prostori polni. Čeprav se izraz pogosto uporablja ohlapno, se podzemna voda tehnično nanaša samo na vodo na tej ravni ali pod njo. Na ta način lahko podtalnico predstavljamo kot zgornjo površino podzemne vode.
Tla lahko razdelimo na dva dela: nenasičeno območje, ki leži nad podzemno vodo, in nasičeno območje, ki leži pod vodno gladino. Podpovršinska voda, ki potuje skozi zgornjih šest do deset čevljev (1.83-3.05 metra) tal, hrani korenine rastlin in se imenuje voda v tleh. Ko podzemna voda potuje navzdol mimo korenin v nenasičenem območju, postane znana kot vadozna voda. Vadozna voda se skozi pore ali majhne luknje v kamnini in usedlinah spušča v nasičeno območje, dokler ne doseže vodne mize in postane podtalnica.
Globina, na kateri se nahaja podtalnica, se lahko zelo razlikuje, od nekaj metrov na nekaterih mestih do več sto ali tisoč metrov na drugih mestih. To odstopanje je lahko odvisno od več dejavnikov, vključno z regionalno topografijo ali površinskimi značilnostmi Zemlje na določenem območju, vrsto materiala, skozi katerega mora preiti voda, letnimi časi in črpanjem vode. Pod dolinami so podzemne vode pogosto plitvejše, pod hribi pa globlje, ker je potovanje daljše. Hitrost, s katero se tla nasičijo, in s tem hitrost dviganja podzemne vode, je odvisna tudi od poroznosti ali količine prostora v materialu tal. Kamnina se na primer polni hitreje kot pesek, ker je preprosto manj prostega prostora za zapolnitev.
Sezonske suše, poplave ali padavine lahko vplivajo tudi na nivo podzemne vode, če ni predaleč od površine tal. Nekatera nasičena območja pa so locirana tako globoko, da čas, v katerem se voda infiltrira v nasičeno območje, izravna sezonske spremembe, tako da sezonska odstopanja ne vplivajo na podtalnico. Na splošno je infiltracija počasen proces, tako kot proces odvajanja, pri katerem voda naravno zapusti vodonosnik.
Vodonosnik je območje kamnin ali usedlin, ki vsebuje podzemno vodo, do katere lahko dostopajo ljudje. Eden takšnih primerov je vodonosnik Ogallala, ki se razteza na približno 174,000 kvadratnih milj (450657.9 kvadratnih kilometrov) na srednjem zahodu Amerike. Za razliko od zaprtega vodonosnika, v katerem je podzemna voda ujeta med neprepustnim materialom, je Ogallala neomejena in jo je še vedno mogoče napolniti s taljenjem snega, padavinami in drugimi vrstami površinske vode.
Kot mnogi drugi vodonosniki pa je hitrost polnjenja v Ogallali zelo počasna, hitrost črpanja pa visoka. Ljudje črpajo ali odvzemajo vodo iz vodonosnikov v velikih količinah za kmetijstvo, stanovanjsko uporabo in industrijo. Ko hitrost črpanja presega zmogljivost vodonosnika za ponovno polnjenje, se to imenuje prekoračitev in povzroči padec podtalnice. Prekoračitev je povzročila, da se je podtalnica na mnogih mestih na Ogallali znižala za več kot 100 čevljev ali več kot 30.5 metra.