Những tính chất vật lý chủ yếu của nước dưới đất gồm có: tỷ trọng, nhiệt độ, độ trong suốt, màu sắc, mùi, vị, tính dẫn điện, tính phóng xạ.
- Độ trong: Độ trong của nước phụ thuộc vào lượng khống bị hồ tan, các hợp chất cơ học, chất hữu cơ, vi tảo và chất keo tụ trong nước. Nước nguyên chất thì trong suốt (thường gọi là không màu). Độ trong suốt là khả năng cho ánh sáng mặt trời xuyên qua, còn độ đục là khả năng cản những tia nắng mặt trời. Độ đục và độ trong của nước có ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng của mặt trời vào thủy vực nên có ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật phù du.
- Màu: Màu của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học và tạp chất có trong nước. Phần lớn nước khơng màu. Nước cứng có màu xanh nhạt, nước chứa Fe và H2S có màu lục nhạt; nước chứa chất hữu cơ thường có màu vàng nhạt. Nếu nước có nhiều tảo phát triển mà có màu đặc trưng theo từng loại tảo.
- Mùi: Mùi của nước có liên quan đến hoạt động của vi khuẩn phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước. Nước thường khơng có mùi, khi chứa H2S có mùi Trứng thối và có các mùi khác nhau khi nước có chứa nhiều tạp chất khác nhau.
- Vị: Vị của nước do các loại muối, các chất khí, các tạp chất trong nước quyết định. Khi nước có chứa cacbonat canxi hay axitcacbonic thì nước có vị ngọt dễ chịu. Có chứa nhiều Mg2+ (lớn hơn 1g/L), Na2CO3, MgSO4, MgCl2 có mặt trong nước làm cho nước có vị chát. Nước chứa sắt có vị lợ, tanh.
- Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nước phụ thuộc vào tổng lượng muối trong nước, tính chất các muối và nhiệt độ của nước. Nước khoáng hố cao thường có tính dẫn điện mạnh.
- Tính phóng xạ: Các loại nước dưới đất hầu hết đều có tính phóng xạ. Tuy nhiên mức độ phóng xạ của chúng khác nhau.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trong nước bị ảnh hưởng trực tiếp bởi cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ khơng khí, nhưng nhờ nước có khả năng giữ nhiệt tốt nên nhiệt độ nước khơng thay đổi lớn như nhiệt độ khơng khí. Sự thay đổi của nhiệt độ theo ngày và đêm tùy thuộc vào tính chất và độ sâu của thủy vực của thủy vực. Sự thay đổi nhiệt độ đột ngột 3-40C có thể làm cho tơm cá chết. Sự thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của động vật thủy sản. Quá trình trao đổi chất của động vật thủy sản tăng khi nhiệt độ gia tăng. Nhiều hoạt động sinh học của tơm cá như q trình sinh sản, nở trứng, thời gian hiệu ứng kích dục tố ln liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi nhiệt độ môi trường sống và sự ảnh hưởng khác nhau tùy theo loài. Nhiệt độ cũng là nhân tố giới hạn phân bố các loài sinh vật.
- Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp: là đặc điểm thuận lợi cho đời sống thủy sinh vật, nhờ khối lượng riêng cao nên sức nâng đỡ lớn làm cho thủy sinh vật dễ trôi nổi. Ngược lại, độ nhớt thấp làm cho sức cản nhỏ nên thủy sinh vật bơi nhanh.