Les eaux de surface et les eaux souterraines diffèrent sur plusieurs aspects, notamment leur emplacement, leur qualité, leur composition chimique, leur température, et leur susceptibilité à la pollution.
Situées à la surface de la Terre, les eaux de surface comprennent les rivières, les lacs, les étangs, les mers et les océans. Quant aux eaux souterraines, celles-ci sont situées sous la surface du sol et sont stockées dans des aquifères, des formations rocheuses poreuses ou fissurées.
De plus, les eaux de surface sont plus susceptibles d'être polluées par des sources externes comme les rejets industriels, agricoles et urbains. Elles nécessitent souvent un traitement avant d'être consommées tandis que les eaux souterraines sont généralement moins susceptibles à la pollution en raison de la filtration naturelle par les couches de sol et de roche. Cependant, lorsqu'elles sont polluées, il est difficile de les dépolluer complètement.
La température des eaux de surface varie en fonction des saisons et des conditions climatiques locales alors que celle des eaux souterraines est relativement constante, influencée par la profondeur et les conditions géologiques.
Enfin les eaux de surface sont utilisées principalement pour l'irrigation, l'approvisionnement en eau potable après traitement et les activités récréatives. Les eaux souterraines sont également une source majeure d'eau potable et d'irrigation mais ces dernières sont souvent préférées pour leur qualité plus stable et leur moindre susceptibilité à la pollution.