Der Klimawandel wirkt sich auf das Grundwasser vor allem in zwei Bereichen aus: bei der Grundwasserneubildung und der Nachfrage nach Grundwasser. Die Grundwasserneubildung kann durch reduzierte Niederschläge sowie eine höhere Verdunstung abnehmen. In diesem Fall steigt jedoch oft die Nachfrage nach Grundwasser. Dies ist besonders drastisch bei langanhaltenden Dürren und versiegendem Oberflächengewässern. Die Wechselwirkungen von Klima und Grundwasser sind jedoch komplex und stark von den lokalen Bedingungen beeinflusst.
Auch die durch den Klimawandel prognostizierten zunehmenden Extremwetterereignisse können das Grundwasser beeinträchtigen. Dazu zählen beispielsweise Starkniederschläge oder Überflutungen, durch die Schadstoffe ins Grundwasser gelangen können, etwa, wenn Sickergruben, Kläranlagen oder Deponien überschwemmt werden. Ein anderes Szenario sind durch Meerwasser überflutete Küstenabschnitte, was zur Versalzung des küstennahen Grundwassers führen kann. Diesen Risiken gilt es im Rahmen eines nachhaltigen und integrierten Wassermanagements zu begegnen.