大气降水是指从大气中呈液态或固态降落的水，主要为降雨和降雪，还有露、霜、雹等其他形式。落到地面的大气降水，归结起来有四个去向：转化为地表径流，蒸散发返回大气圈，入渗补足包气带水分亏缺形成土壤水，继续下渗形成地下径流。
大气降水到达地表，如果降水强度小于土壤下渗能力，初始时段降水将全部渗入地下，不会产生地面径流；如果降水强度大于土壤下渗能力，则一部分降水形成地面径流，其余部分渗入地下。渗入地下的降水，先经过渗润阶段，即下渗水分主要在分子力的作用下，被土壤颗粒吸附形成薄膜水。当土壤初始含水量很小时，这一阶段非常明显；当土壤初始含水量大于田间持水量时，这一阶段不明显。此后水分继续向下入渗，经历渗漏阶段，即下渗水分主要受毛管力、重力作用，在土壤孔隙中向下作非稳定流动，并逐步充填土壤孔隙，直到全部孔隙为水充满而饱和。通常也把以上两个阶段统称为渗漏阶段。最后进入渗透阶段，即土壤孔隙被水分充满而饱和时，水分在重力作用下呈稳定流动，到达地下水面，补给地下水。总之，在此种下渗模式下，大气降水一般应首先补足包气带水分亏缺（捷径式下渗并非如此），多余的水分才能继续下渗补给地下水。
影响大气降水补给地下水的因素较为复杂，主要有：雨前土壤含水量、包气带岩性、地下水埋深、降水量、降水强度和持续时间、植被以及地形等。
雨前土壤含水量较小，干燥土将吸收大量渗入地表的降水，少量降水只能形成薄膜水而不能形成重力水，因而无法补给地下水；若雨前土壤含水量较大，并接近田问持水量，则渗入的降水几乎不再被土壤吸收而直接形成重力水，因而即便只有少量降水也会对地下水产生补给。此外，在次降水量相等的情况下，同一地区雨前土壤含水量较大时所引起的潜水位升幅明显大于雨前土壤含水量较小时所引起的潜水位升幅，且次降水量愈大，这种差别愈显著。
包气带岩性对降水入渗补给的影响主要反映在土壤的颗粒组成上。一般情况下，土壤粒径愈粗，其持水性愈小，透水性愈强，对入渗愈有利。砂性土透水性强，入渗速度大，田间持水能力低，蓄水能力小，包气带水分亏缺量小，在其他条件相同时，砂性土地区比黏性土地区降水入渗补给量要大。
地下水埋深的大小，直接决定地下水位以上包气带的蓄水能力，一般说来，包气带愈厚，意味着消耗于包气带的水量愈多。在降水相同时，入渗补给地下水的有效雨量将随地下水埋深的增大而减少，但这并不意味着地下水埋藏很浅时，地下水得到的降水补给量就多，事实上，此种情况得到的补给反而很少。因为这时土壤表层已处于毛细水饱和带范围内，降水无法或很少下渗，它的全部或大部分将成为地表径流流走。当地下水埋深增大后，包气带的蓄水能力才有所增大。因此，在地表以下一定深度范围内，降水入渗补给量随地下水埋深的增大而增加，超过一定深度，则随地下水埋深的增大而减小。
降水量的大小对地下水补给量大小起控制作用，一般随降水量增加，地下水得到的补给量将增加。短期的小雨小雪在入渗过程中主要润湿浅部的包气带，雨停后又很快耗失于蒸发，对地下水的补给作用很小。急骤的暴雨水量过于集中，使得包气带来不及吸收，尤其是在地形坡度大的地方，大部分降水以地表径流的方式流走，最终补给地下水的水量甚小。只有长时间连续的绵绵细雨最有利于地下水的补给。
森林、草地可阻滞降水转化为地表径流，防止水土流失；植物形成的有机质，有利于保护土层结构免受降水淋蚀。植物的根系还可增加表土的透水性，这些均有利于降水补给。但是浓密的植被，尤其是农作物，以蒸腾方式强烈消耗包气带水，造成大量水分亏缺。尤其在气候干旱的地区，农作物复种指数的提高，会使降水补给地下水的份额明显降低。
地形的陡缓明显影响着降水对地下水的补给：地形陡峻的山区，降水到达地表后不易蓄积而很快地沿地表流走，因而不利于对地下水的补给；平坦尤其是地形低洼处，有利于地下水接受补给。我国西北的黄土高原，由于地形陡，且缺乏植被覆盖，常常容易造成水土流失，不利于降水对地下水的补给。
应当注意，影响降水入渗补给地下水的因素是相互制约、互为条件的整体，不能孤立地割裂开来加以分析。例如，强烈岩溶化地区，即使地形陡峻，地下水位埋深达数百米，由于包气带渗透性极强，连续集中的暴雨也可以全部吸收，有时吸收量可达降水量的70%～90%。又如，地下水位埋深较大的平原、盆地，经过长期干旱后，一般强度的降水不足以补偿其包气带的水分亏缺，这时，集中的暴雨反而可成为地下水的有效补给来源。
