水是地球上所有生命所必需的。大約 70% 的降雨從植物和土壤中蒸發。剩余的 30% 儲存在土壤中或流失。
 
土壤由沙子、淤泥、粘土和有機物質構成。在這些構建塊之間是空氣空間。土壤是非常不同和多樣化的，這取決于它所處的位置，因此具有不同比例的積木。這些形成了土壤的基本質地。這些沙子、淤泥和粘土的小顆粒聚集在一起形成 peds 或聚集體。這些腳的形狀和大小決定了土壤結構。質地和結構會影響水和其他液體、空氣和根與土壤的相互作用。固體也可以移動，因為還有很多山丘和洼地，水需要穿過這些丘陵和洼地，才能到達溪流或地下水。土壤物理學家研究了這種物理特性的多樣性。
 
不下雨時土壤能儲存多少水？雨后水通過土壤進入地下水或河流的速度有多快？有多少溫室氣體從不同類型的土壤中逸出？沙子、淤泥和粘土顆粒是如何形成聚集體的，這如何影響水和空氣的運動？這些是土壤物理學家可能會問的一些示例問題。
 
土壤物理學家研究了許多不同的主題和相互作用，一些涉及能量從一個地方轉移到另一個地方，其他人研究水如何移動并與植物相互作用，其他人研究氣體排放，其他人研究土壤耕作時會發生什么，如果土壤變得咸而無法使用會發生什么。 水勢
測量飽和水力傳導率
這是一種測量水在地下流動的速度的設備（Amoozemeter）
由于水對植物的生長和飲用至關重要，因此了解它如何穿過土壤基質（聚集體和土壤顆粒的巨大迷宮）非常重要。了解水的流動方式有助于做出有關土地使用和種植哪些作物的決策。如果土壤中有很多沙子，水會很快通過它。這可能意味著肥料、廢物或化學物質會很快通過土壤進入地下水。如果土壤中的粘土過多，水滲入土壤的速度可能不夠快，廢物或肥料最終會流入溪流和湖泊。有些土壤可以很好地保持水分并將其儲存在地下，因此可用于植物根部。
 
熱運動和蒸發
土壤溫度對于生物活動和土壤形成非常重要。真的很冷或太熱的溫度都會限制植物的生長和微生物活動，并且化學作用也會減少。與較淺的土壤相比，深色土壤吸收更多的太陽輻射。這改變了植物和微生物的生存方式。土壤如何傳導熱量決定了水如何從土壤中蒸發，有多少輻射反射回土壤大氣中，土壤上方的空氣如何被加熱，以及土壤本身有多熱。這個速率與土壤的含水量密切相關。炎熱的土壤會產生大量微生物分解，導致有機物減少，而且它們還要求植物更快地蒸騰（呼吸），如果氣候干燥或干旱，這不是一件好事。
 
氣體排放和空氣流動
如前所述，土壤是一個由孔隙和質地構成的動態系統，空氣和水流之間存在空間。土壤有能力儲存溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮，但它們也可以釋放它們。土壤是匯（儲存溫室氣體）還是源（釋放溫室氣體）取決于土壤的管理方式。研究土壤氣體排放和空氣流動的土壤科學家試圖通過使用保護性耕作做法、減少侵蝕和比較不同的耕作制度來增加土壤中的有機質含量。