Гидрогеология нефти и газа изучает подземные воды литосферы, их влияние на формирование, миграцию, аккумуляцию и разрушение залежей углеводородов. Изучение подземных вод месторождений нефти и газа началось одновременно с геологическим изучением этих месторождений. Большинство залежей нефти, газа и газоконденсата расположены в пределах осадочного чехла, в глубоких горизонтах земной коры (1–3 км и более), поэтому часто гидрогеологию нефтегазовых месторождений называют гидрогеологией осадочных отложений. Исследователи обычно подчеркивают, что это гидрогеология «глубинная» или «глубоких структур земной коры».
Нефтегазовая гидрогеология состоит из нескольких традиционных разделов: происхождение и эволюция подземных вод, гидрогеохимия, гидрогеодинамика, гидрогеотермия, палеогидрогеология, гидрогеологические факторы формирования и разрушения залежей углеводородов, нефтегазопоисковая, нефтегазопромысловая, экологическая гидрогеология и инженерная гидрогеология. Кроме этих разделов, в настоящее время интенсивно развиваются новые направления гидрогеологии: изучение газогидратов и физико-химическое моделирование гидрогеологических процессов.
Больше всего исследований посвящено гидрогеохимии подземных вод и гидрогеодинамике.
