지하수가 부존되어 있는 대수층 내에 인위적으로 불투수성 벽 또는 이에 준하는 차수벽을 축조하여 그 상하류 측에 지하수위의 차를 두어 상류 측에 지하수를 인위적으로 저수되게 한 축조물을 말한다. 지하수댐(Groundwater dam)이라고도 부른다.

지하수저류댐은 지하수를 저장하거나 제어하기 위해 설치되는 시설로, 지하수의 수위를 조절해 지하수의 과다한 댐프를 방지하고 지하수를 보존하는 역할을 한다.  지하수위를 상승시킴으로써 가뭄에도 안정적으로 활용할 수 있는 수자원을 확보할 수 있다는 이점이 있다. 

지하수저류댐은 지하에 위치하며 토양층에 파여 설치된다. 댐의 상단 부분은 지표면에는 나타나지 않고 지하에 위치하며 지하수의 수위를 제어한다. 펌프 시스템, 제어 밸브, 배관 등을 통해 지하수를 댐 내부로 이동시키거나 배출해 수위를 조절한다.

지하수저류댐은 크게 인공저류댐과 자연저류댐으로 나뉜다.

인공저류댐은 지하에 인공적으로 차수벽을 설치해 지하수를 저장하는 방식이다. 지하수 저류량을 조절하기 쉽고, 효율적으로 지하수를 저장할 수 있다는 장점이 있다.

자연저류댐은 지하에 자연적으로 형성된 암반이나 지층을 이용해 지하수를 저장하는 방식이다. 인공저류댐에 비해 설치 비용이 저렴하고, 환경적 영향이 적다는 장점이 있다.

지하수저류댐은 가뭄 시 생활용수 확보, 농업용수 확보, 산업용수 확보 등에 활용될 수 있다. 또한, 지하수 오염을 예방하고, 하천 수질을 개선하는 데에도 기여할 수 있다.

최근에는 기후변화로 인한 가뭄이 심해짐에 따라 지하수저류댐의 중요성이 더욱 커지고 있다. 우리나라도 2024년부터 전국의 상습 물 부족 지역 10곳에 지하수저류댐 설치사업을 확대 추진하고 있다.