L’hydrogéologue recherche les zones aquifères (riches en eau), évalue leurs ressources et dresse des plans d’exploitation pour gérer au mieux la distribution de l’eau. Il est donc un prospecteur, puisqu’il travaille d’abord à la détection des nappes souterraines destinées à la consommation, à l’irrigation ou à la géothermie. Après avoir déterminé les lieux de captage et la mise en place de leur protection, il dirige l’équipe de forage pour assurer le suivi technique de l’opération et prévenir tout risque de pollution lors des essais de pompage.
L’hydrogéologue a également en charge la surveillance de la qualité de l’eau et la réalisation d'études réglementaires. A ce titre, il œuvre pour la protection de l’environnement.
Il intervient dans le cadre d’études de projets d’aménagement urbain, industriel, agricole ou de génie civil aux effets potentiellement négatifs sur les eaux souterraines.
En cas de pollution, il dresse les plans de décontamination du sol et des nappes d’eau, puis en assure la mise en œuvre.
L’hydrogéologue exerce un métier d’études et de recherches en laboratoire, de cartographie et de modélisation, mais il travaille aussi sur le terrain, en plein air, ce qui implique beaucoup de déplacements, y compris dans le cadre de missions à l’étranger et notamment pour des missions humanitaires (recherche et exploitation de l'eau). Il.elle est amené dans le cadre de ses travaux et recherches à animer des conférences et séminaires, à rédiger des articles...
Le plus souvent, l’hydrogéologue est employé par des services déconcentrés de l’État (Industrie, Environnement, Agriculture, Forêt, Équipement), des collectivités locales, le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières), les Agences de l’eau ou des bureaux spécialisés en environnement.