Vodonosná vrstva je podzemní vrstva, v níž se nachází voda. Může se jednat o méně pevný materiál, jako je písek, štěrk, jíl nebo bahno, ale také o horninu, pokud tato hornina umožňuje průnik vody (to znamená, že je vodonosná). Z takových vrstev nebo podzemních vod lze s výhodou čerpat vodu pomocí studny. Studium proudění vody ve vodonosných vrstvách a jejich charakteristika se nazývá hydrogeologie.