ชั้นหินอุ้มน้ำ (อังกฤษ: Aquifer) คือชั้นของหินที่มีรูพรุนซึ่งสามารถกักเก็บน้ำและไหลผ่านรูพรุนเพื่อสูบใช้ได้ โดยชั้นหินอุ้มน้ำแบ่งได้เป็นสองประเภท คือ

• ชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (unconfined layer)
  

คือชั้นน้ำบาดาลที่ไม่ถูกปิดทับโดย คือชั้นหินที่น้ำไม่สามารถซึมผ่านได้ semipervious strata หรือซึมผ่านได้ยาก Impervious strata เมื่อไม่ถูกปิดทับชั้นน้ำจึงไร้แรงดันและน้ำจากผิวดินสามารถซึมลงไปได้โดยตรง โดยระดับที่น้ำจะถูกดึงโดยแรงดึงดูดโลกและเติมในโซนอิ่มตัวของชั้นน้ำนี้เรียกว่า water table หรือ phreatic surfaceเมื่อทำการเจาะบ่อในชั้นน้ำนี้ระดับน้ำจะอยู่ในระดับ water table และระดับน้ำสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาขึ้นกับปริมาณน้ำ Recharge และ Discharge ชั้นหินอุ้มน้ำนี้มีคุณภาพต่ำและปนเปื้อนได้ง่ายจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น ยาฆ่าแมลง ปุ๋ย บ่อเกรอะ และสารเคมีต่างๆ เนื่องจากสารเคมีที่ตกค้างในผิวดินสามารถถูกชะ โดยน้ำฝนและซึมเข้าสู่ชั้นน้ำบาดาลนี้ได้โดยตรง

• ชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิด(confined layer)
  

คือชั้นน้ำบาดาลที่มีชั้นหินที่น้ำไม่สามารถซึมผ่านได้หรือซึมผ่านได้ยากปิดทับ ทำให้ชั้นน้ำนี้มีแรงดัน บางครั้งจึงเรียกชั้นน้ำนี้ว่า Pressure aquifer หรือ Artesian aquiferโดยแรงดันจะอยู่ในลักษณะ Hydrostatic pressure คือ มีแรงดันเท่ากันทุกจุด โดยมี Piezometric surface เป็นชั้นสมมติที่แสดงระดับน้ำที่ความดันเท่ากันโดยอ้างอิงจากน้ำในบ่อเจาะชั้นน้ำ หากทำการเจาะบ่อสำรวจในชั้นน้ำจะพบว่าระดับน้ำในบ่อเปลี่ยนแปลงน้อยมากและระดับน้ำในบ่อจะสูงกว่าชั้นหินอุ้มน้ำที่ถูกปิดทับเนื่องจากมีแรงดัน คุณภาพน้ำในชั้นหินอุ้มน้ำถูกปิดทับจะมีคุณภาพสูงไม่ถูกปนเปื้อนได้ง่าย แต่ถ้าหากปนเปื้อนจะใช้เวลานานมากในการตรวจพบ