Mata air mungkin disebabkan oleh topografi karst di mana air permukaan telah meresap masuk ke permukaan Bumi (kawasan imbuh), menjadi sebahagian daripada kawasan air bawah tanah. Air bawah tanah kemudian mengembara melalui rangkaian retakan dan celah bukaan dari ruang intergranular ke gua-gua besar. Air akhirnya muncul dari bawah permukaan, dalam bentuk mata air karst.

Paksaan mata air ke permukaan boleh terjadi hasil daripada akuifer yang terkurung di mana kawasan imbuh mata air terletak pada ketinggian yang lebih tinggi daripada lubang keluar. Air mata air yang dipaksa ke permukaan dengan sumber yang lebih tinggi ialah telaga artois. Ini juga mungkin terjadi walaupun lubang keluar itu berupa gua yang berukuran 300 kaki dalam (91 m). Dalam kes ini, gua digunakan seperti hos oleh kawasan imbuh air yang lebih tinggi untuk keluar melalui bukaan ketinggian yang lebih rendah.

Mata air bukan artois hanya boleh mengalir dari ketinggian yang lebih tinggi melalui bumi ke ketinggian yang lebih rendah dan keluar dalam bentuk mata air, menggunakan tanah seperti paip saliran.

Malah mata air lain adalah hasil tekanan dari sumber bawah tanah di bumi, dalam bentuk aktiviti gunung berapi. Hasilnya boleh menjadi air pada suhu tinggi seperti mata air panas.

Tindakan air bawah tanah terus melarutkan batuan tertelapkan seperti batu kapur dan dolomit, mewujudkan sistem gua yang luas.[1]

Jenis

• Mata air peresapan atau penapisan. Istilah peresapan merujuk kepada mata air dengan kadar aliran kecil di mana air sumber telah ditapis melalui ketelapan bumi.
• Mata air rekahan, luahan dari liang, sendi, atau retakan di bumi, di mana mata air telah mengikuti jalan lompang semula jadi atau kelemahan di dasar batuan.
• Mata air tiub, di mana air mengalir dari gua bawah tanah.