岩石的空隙(包括孔隙、裂隙)中存在多种形式的水，按其物理性质上的差异，可以分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。
1.气态水
气态水充满在未被水饱和的岩石空隙的空气中。气态水分子之间相互联系紧密，并可以随着空气的流动而在岩石空隙中运动。除此之外，即使当空气不移动时，气态水本身也可以发生迁移，即由绝对湿度大的地方向绝对湿度小的地方迁移。气态水可以由空气中进入岩石空隙中形成，也可由于液态水的蒸发而形成。反过来，当周围温度降低或湿度加大，而达到饱和状态时，可以凝结成为液态水。由于空气中的水蒸气、气态水及液态水之间处于动平衡的相互转化过程中，所以对岩石中水的分布及重新分配有一定的影响。
2.吸着水
水分子具有偶极性质，在静电吸引作用下，带有电荷的岩石颗粒便能吸引水分子，在颗粒表面形成吸着水。它与岩石结合的非常紧密，在强大吸附力影响下，吸着水具有与众不同的特点：不受重力作用的影响，在一般条件下也不移动，只有将它加热到105～110℃，使其转变为气态水后才能移动；它的密度大于1g/cm3，在零下18℃时，尚不结冰；无溶解能力，不传递静水压力。吸着水在岩石微粒上形成很薄的膜，其水量则决定于空隙内空气的湿度。
3.薄膜水
在颗粒表面的吸着水层的外面，还有一些水分子也受到颗粒表面静电引力和水分子引力作用的影响，以薄膜增厚的形式，形成较厚的一层薄膜水。薄膜水在液态时也能发生运动，但这种运动与重力作用无关，因此时的重力作用比起颗粒表面的吸力要小的多。当相邻两个颗粒上薄膜水的厚度不同时，水层薄的地方，水分子距颗粒表面近，颗粒表面的吸力也大。相反，而当水层厚时，外部的水分子距颗粒表面远，吸力就小，水便由水层厚处向薄处移动，直到两个颗粒表面的水层厚度相等时为止。由于薄膜水并不能完全充满岩石的全部空隙，所以不传递静水压力。
吸着水和薄膜水都是受分子引力和静电引力作用而吸附于岩石颗粒表面的，因此，有些水文地质学者将其合并统称为结合水，根据吸引力的强弱程度，将前者称为强结合水，后者称为弱结合水。结合水的含量，取决于岩石颗粒的总表面积，岩石颗粒愈细小，其颗粒表面的总面积愈大，结合水的含量便愈多，如粘性土中所含的吸着水和薄膜水分别为18%和45%；而砂性土中的含量分别不到0.5%和2%。对于具有裂隙和孔穴的岩层来讲，吸着水和薄膜水的含量是微不足道的。
4.毛细水
毛细水为储存于岩石毛细孔隙和微裂隙内的水。受重力和毛细力的作用，并可传递静压力，引起水的运动。略低于0℃，即可结冰。毛细水在岩石中的上升高度，决定于许多因素，其中最主要的是颗粒成分、孔隙度、岩石结构(颗粒大小、形状、排列密度、均匀程度等)及水的黏滞性等。并随毛细管直径增大和温度升高而降低。此外，水中所含盐分的浓度与成分，对毛细上升高度也有影响。如盐类浓度增大时，表面张力也增大，因而矿化的咸水上升高度比淡水高；同一浓度的NaCl溶液比Na2SO4溶液上升高度大。
5.重力水
重力水存在于岩石的孔隙、裂隙和孔洞中，属于自由水类。当薄膜水的薄膜继续增大时，水与岩石颗粒间的作用力逐渐减小，当这种力量不能维持薄膜水继续增长时，即变成液态水滴，并在重力作用下发生移动，这样就在岩石中形成了向下流动的重力水。重力水是一种重要的液态水，也是地下水资源的补充来源之一。它是石油水文地质学研究的主要对象。重力水不受分子引力的影响，只受重力作用的控制，可以传递静水压力而自由运动，从而对岩石能起冲刷、侵蚀和溶解作用。
6.固态水
当岩石的温度低于水的冰点时，岩石中的水由液态变成固态，以冰的形态出现的重力水，称为固态水。如在我国黑龙江省、内蒙古自治区北部及青藏高原等某些地区，均见及固态水。
近年来，天然气水合物引起人们的关注，它是一种拥有巨大潜力的新型能源矿产，是在较低温度和较高压力条件下，由某些气体分子(如甲烷等)充填于水分子的晶格中形成固体冰状物。
除了上述存在于岩石空隙中的水以外，还有一些水存在于矿物中，称为矿物水，如沸石水、结晶水、结构水等。
另外，在石油勘探开发中沿用着束缚水的概念，其实质类同于上述的吸着水和薄膜水的总称，束缚水在油层的含量平均为15%～25%。