河流是最主要的地表补给水源河流与地下水的补给关系沿着河流纵剖面而有所变化。一般说来，山区河流深切，河水位常低于地下水位，起排泄地下水的作用，洪水期则河水补给地下水。山前，由于河流的堆积作用，河床处于高位，河水常年补给地下水。冲积平原与盆地某些部位，河水位与地下水位的关系随季节变化。而在某些冲积平原中，河床因强烈的堆积作用而形成“地上河”，河水常补给地下水。

地表水补给地下水必须具备两个条件：①地表水水位高于地下水；②两者之间存在水力联系。沿着河流纵断面，河水与地下水的补给关系有所变化。河流上游，地表水水位通常低于地下水，河流排泄地下水。河流中游，河水在洪水期补给地下水，枯水期排泄地下水。河流下游，进入山前冲洪积倾斜平原，河水补给地下水。河流下游冲积平原，河水与地下水的补给关系取决于河流堆积特点：泥砂堆积强烈时，出现自然堤及人工堤防，河底高于地面，形成地上河，地表水常年补给地下水，黄河下游即是如此；一般河流，洪水期河水补给地下水，枯水期排泄地下水。根据达西定律，河水补给地下水时，补给量取决于以下因素：河床渗透性、透水河床湿周与长度的乘积、河水位与地下水位高差，以及河流过水时间。