Cách đáng tin cậy nhất để đo độ sâu của mực nước ngầm là đo mực nước trong giếng cạn bằng thước đo. Các phương pháp địa vật lý bề mặt đôi khi được sử dụng khi không có giếng. Các phương pháp này sử dụng các đầu dò điện hoặc âm thanh để xác định mực nước ngầm. Chính quyền các bang thường duy trì một cơ sở dữ liệu hồ sơ khoan cung cấp thông tin về các phép đo trong quá khứ và các phép đo mực nước ngầm.
Các phép đo và độ sâu mực nước ngầm có thể thay đổi tùy theo thời điểm trong năm. Tuyết tan vào cuối mùa đông và mùa xuân thường gây ra sự gia tăng đáng kể mực nước ngầm. Mưa lớn hoặc tuyết tan tích tụ có thể giải phóng một lượng lớn nước trong một thời gian rất ngắn, thấm vào lòng đất và khiến mực nước ngầm tăng lên. Mực nước ngầm thấp hơn vào mùa hè khô nóng do sự phát triển của các loài thực vật ưa nước và tổng lượng mưa giảm.
Sự hiện diện của các tầng chứa nước ngầm cũng có thể ảnh hưởng đến các phép đo mực nước ngầm. Nước ngầm xâm nhập qua không gian lỗ rỗng trong đất có thể đi vào tầng chứa nước và hạ thấp mực nước ngầm xung quanh. Mực nước ngầm thường bị nhầm lẫn với mực nước ngầm trong giếng sâu hơn, nơi mực nước được xác định nhiều hơn do áp suất từ các tầng chứa nước hơn là áp suất bề mặt khí quyển.
