Початок розвитку досліджень по гідрогеології в Харківському університеті пов’язаний з діяльністю його засновника – Василя Назаровича Каразіна, у працях якого знаходимо замітки по геології і гідрогеології Харківщини. Так, в 1817 р. він видав працю «Статистичний огляд Слобожанской Української (Харківської) губернії», «Статистическое обозрение Слобожанской Украинской (Харьковской) губернии», де приведено короткий опис геологічної будови території, виконано обстеження колодязів з питними водами в ряді повітів губернії. Різнобічніші дослідження з гідрогеології в Харківському університеті починаються з 1850-1860 років, що пов’язане з діяльністю професорів Н.Д. Борисяка, І.В. Леваківського, а з 1870 р. – професор О.В. Гурова. Під керівництвом професора О.В. Гурова в 1886 р. була пробурена глибока параметрична свердловина, яка розкрила сеноман-нижньокрейдяний водоносний горизонт і тим самим був відкритий Дніпровсько-Донецький артезіанський басейн, який розповсюджений майже на всьому Лівобережжі України. Ця свердловина поклала початок артезіанському водопостачанню Харкова, Полтави, Сум і других міст. За період 1918-1933 роки в Харківському університеті опубліковано значну кількість робіт по гідрогеології. Зокрема, А.С. Федорівський опублікував «Каталог свердловин м. Харкова і його околиць». В 1932-1933 р. у Харківському університеті працював професор К.І. Лисицин, який займався вивченням геологічної будови і гідрогеологічних умов Донецького басейну. Він також поклав початок розвитку інженерної геології в Харківському університеті. Завдяки діяльності професорів М.І. Криштофовича, К.І. Лисицина і Р.Р. Виржиківського в університеті виник новий напрямок: інженерно-геологічні дослідження, що вирішували проблеми гідротехнічного, міського, транспортного та іншого видів будівництва.
В цей же час на факультеті почалося викладання гідрогеології як окремого курсу. В 1934-1935 учбовому році в Харківському університеті була відкрита кафедра гідрогеології та інженерної геології. З відкриттям кафедри гідрогеологічні дослідження набули систематичного і цілеспрямованого характеру.
Першим завідувачем кафедри гідрогеології з 1934 по 1937 рік був професор Р.Р. Виржиківський, який був незаслужено репресований і загинув в 1937 р. З квітня 1937 по 1947 р. кафедрою гідрогеології завідував доцент А.С. Таран. В цей час на кафедрі виконувався великий обсяг робіт по гідрогеологічному обґрунтуванню проблем Великого Донбасу, Сіверського Дінця, обґрунтуванню гідротехнічного будівництва на Дніпрі, Саксагані, Інгульці, малих ріках Харкова, а також роботи по обґрунтуванню будівництва в містах Харків, Полтава, Донецьк, Кременчук, Кривий Ріг, Суми, Луганськ, Лисичанськ, Артемівськ та інших.
З 1947 по 1965 рік кафедрою гідрогеології завідував доцент Г.М. Захарченко. Кафедра оновилася та поповнилась новими співробітниками (доценти О.Н. Макаренко, Г.Г. Великий, К.Є. Канський, В.Н. Синицький, І.Г. Сухно, В.С. Мартиненко, В.К. Панфілов та іншими).
В цей період виконані масштабні дослідження, серед яких необхідно відмітити такі: «Гідрогеологія Криворіжжя в зв’язку з гідротехнічним будівництвом», «Гідрогеологічні дослідження і проекти Каховського водосховища на Дніпрі», гідрогеологічні дослідження Печенізького і Червонооскільського водосховищ, інженерно-геологічні умови Лебединського родовища залізних руд КМА, гідрогеологія верхнього гідрогеологічного поверху Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну та інші.
З 1965 по 1970 рік кафедрою гідрогеології завідував доцент О.Н. Макаренко. Він виконав ґрунтовні дослідження по гідрогеології району будівництва Каховської гідроелектростанції і вперше спрогнозував можливість виникнення комплексу негативних явищ, зокрема підтоплення земель, в зв’язку з порушенням природного режиму підземних вод під впливом гідротехнічного будівництва. Цей прогноз з часом підтвердився. З 1970 по 1984 рік кафедру гідрогеології очолював професор Г.Г. Мальований. Кафедра поповнилася новими співробітниками (доценти В.О. Терещенко і Ю.С. Кормілець, О.І. Бублай, К.А. Нємець, В.П. Дворовенко, Ф.В. Чомко). В 1981 р. на кафедрі були розпочаті дослідження по вивченню міжмерзлотного водоносного горизонту і можливості водопостачання за рахунок підземних вод промислів Уренгойського газоконденсатного родовища і м. Новий Уренгой в Тюменській області Росії (керували дослідженнями професор Г.Г. Мальований і доцент В.О. Терещенко, а згодом доцент Ф.В. Чомко).
За цей період співробітники кафедри опублікували більше 200 наукових робіт, серед яких необхідно відмітити наступні:
- Г.Г. Мальований, В.Д. Пирятин «Способ наименьших квадратов в гидрогеологических исследованиях» (1972), яка витримала 2 видання і має великий попит і зараз;
- І.Г. Сухно «Химический состав подземных вод каневско-бучакского водоносного горизонта юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины» (1973);
- О.І. Бублай «Естественные ресурсы подземных вод зоны интенсивного водообмена левобережья Украины» (1977) та багато інших
З 1984 по 1986 рік кафедру очолював доцент К.А. Нємець. В 1986-1995 роках кафедрою гідрогеології завідував доцент В.О. Терещенко. Він залучив до роботи на кафедрі професора В.М. Воєводіна і доцента І.К. Решетова та організував філію кафедри гідрогеології при науково-дослідному інституті УкрсхідДІНТР. В цей період для читання лекцій, керівництва дипломними роботами і аспірантами залучалися співробітники цього інституту, досвідчені вчені з великим досвідом виробництва: доценти І.Б. Абрамов, В.Г. Табота, В.Г . Чуніхін, А.П. Завальний і Г.Г. Стрижельчик. В цей час продовжувалися дослідження на водозаборах Уренгойського газоконденсатного родовища і м. Новий Уренгой. Дослідженнями кафедри було встановлено, що в складних гідрогеологічних умовах можливо забезпечити стабільну роботу всіх водозаборів підземних вод, в тому числі і водозабору м. Новий Уренгой з витратою 100000 м3/доб. Результати цих досліджень відображені в монографії «Вплив промислових об’єктів на зміну режиму і якості підземних вод в умовах кріолітозони» (автори І.К. Решетов, Ф.В. Чомко, В.П. Дворовенко та інші).
З 1991 р. на кафедрі гідрогеології з початку під керівництвом доцента В.О. Терещенка, а з 1997 р. під керівництвом професора І.К. Решетова виконуються тематичні держбюджетні науково-дослідні роботи по комплексному використанню підземних вод Слобожанщини і північно-східної України, і розроблена програма поетапного переходу до альтернативного питного водозабезпечення за рахунок екологічно чистих підземних джерел. Крім цього напрямку професор В.М. Воєводін на основі закономірностей, виявлених ним за період роботи на Далекому Сході і в інших регіонах, доказав можливість пошуків нових типів родовищ золота, олова і вольфраму на території Україні.
З 1995 по 2011 рік кафедрою гідрогеології знову завідував професор К.А. Нємець. В цей період доцент К.А. Нємець і Ф.В. Чомко займаються математичним моделюванням гідрогеологічних процесів. Доцент Нємець розробляє математичні моделі для використання в інженерній екології, природокористуванні і освітній діяльності. Розроблена ним математична модель трьохфазної фільтрації впроваджена в «Уренгойгаздобыче» і в Українському науково-дослідному інституті природних газів.
На кафедрі гідрогеології професор І.К. Решетов розпочав роботи по формуванню нового наукового напряму – трансформація підземної гідросфери в умовах техногенезу. В рамках цього напряму виконувались детальні дослідження на прикладі малих артезіанських басейнів Північно-західного Донбасу. Цій проблемі присвячена його монографія «Малые артезианские бассейны Северо-Западного Донбасса». По цій же тематиці він захистив докторську дисертацію (1996 р.).
З 2011 по 2012 роки завідувачем кафедри був професор І.К. Решетов. Під його керівництвом захистили кандидатські дисертації 8 аспірантів, серед них Д.Ф. Чомко, М.О. Фесенко, В.П. Петік, В.А. Соколов, І.В. Удалов, В.М. Прибилова та два іноземці. З січня 2012 по серпень 2012 року виконувачем обов’язків завідуючого кафедри був доцент Ф.В. Чомко.
З 2012 по 2014 рік завідувачем кафедри був доктор геолого-мінералогічних наук, професор А.І. Лур’є.
З 2012 року на базі кафедри гідрогеології функціонує Спеціалізована вчена рада із захисту кандидатських дисертаційних робіт за спеціальностями: 04.00.06. «Гідрогеологія» і 04.00.17. «Геологія нафти і газу». За роки функціонування спеціалізованої вченої ради захищено 7 кандидатських дисертацій, в тому числі, дисертація іноземного аспіранта А. Амджаді (Іран):
- Кривуля Сергій Вікторович
- Абєлєнцев Володимир Михайлович
- Німець Дмитно Костянтинович
- Агрес Надія Петрівна
- Василенко Олександр Леонідович
- Стебельська Галина Ярославівна
- Амджаді Азіз
В 2013 році кафедра пройшла акредитацію в Міністерстві освіти і науки України та отримала ліцензію на підготовку фахівців за напрямом 6.040103 «геологія» та за спеціальностями 7.04010302 «гідрогеологія», 8.04010302 «гідрогеологія». Для магістрів акредитовано три спеціалізації: «Охорона підземної гідросфери», «Нафтогазова гідрогеологія» та «Інженерно-геологічний захист території».
В 2014 році на кафедрі проведено I наукову конференцію «Проблеми гідрогеології на сучасному етапі».
З 2014 року і по теперішній час завідувачем кафедри є доцент, доктор геологічних наук Удалов Ігор Валерійович.
В цей час в складі кафедри працюють 3 професори (А.Й. Лур’є, К.А. Нємець, В.О. Терещенко), 5 доцентів (Ф.В. Чомко, І.В. Удалов, В.М. Прибилова, Самойлов В.В, Соколов В.А), ст. викладачі (В.О. Жемерова,), завідувач лабораторії Носик Д.Ю. навчально-допоміжний персонал (М.І. Остапчук, О.В. Самодошвілі, Д.Ю. Носик, Тищенко І.В., Кононенко А.В. Бережна О.С.). Крім того, для читання лекцій, керівництва дипломними роботами і аспірантами також залучаються досвідчені вчені: професор В.Г. Суярко, професор О.М. Касимов, доцент Г.Г. Стрижельчик, професор Яковлев В.В.
Кафедра гідрогеології за 81 рік підготувала більше 1700 висококваліфікованих фахівців з гідрогеології та інженерної геології, які успішно працюють у різних галузях господарства, освіти та науки України, країн СНД і далекого зарубіжжя, серед них кандидати і доктори наук, Лауреати Державних премій. На кафедрі за роки її існування захищено 2 докторських і більше 45 кандидатських дисертацій.
За час свого існування кафедра гідрогеології Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна стала провідним центром гідрогеологічної науки на Лівобережжі України. За останні роки співробітниками кафедри гідрогеології опубліковано: підручник Б.М. Мандрик, Д.Ф. Чомко, Ф.В. Чомко. «Гідрогеологія»; Навчальні посібники з грифом Міністерства освіти і науки: А.І. Березняков, К.А. Нємець «Фізика Землі»; Д.Ф. Чомко, І.К. Решетов, Ф.В. Чомко, Р.Ф. Чомко. «Багатовимірний статистичний аналіз у гідрогеології»; І.В. Удалов, І.К.Решетов. «Еколого-геологічна зйомка та моніторинг геологічного середовища»; В.Г.Суярко, К.О. Безрук. «Гідрогеохімія (геохімія підземних вод)»; В.Г.Суярко, В.В. Сухов. «Загальна нафтогазова геологія». Навчальні посібники: В.О. Соловьев, И.М. Фык, В.Н. Прибылова «Экологическая геология»; В.О. Соловьев, В.А. Терещенко, И.М. Фык, А.О. Яковлев «Геология нефти и газа». Також співробітниками кафедри опубліковано 3 монографії: В.М. Абєлєнцев, А.І. Лур’є, Л.О. Міщенко «Геологічні умови вилучення залишкових запасів і дорозвідки родовищ вуглеводів Північно прибортової зони Дніпрово-Донецької западини»; В.М. Прибилова «Мікрокомпонентний склад питних підземних вод водозаборів малих міст Харківщини»; В.А. Терещенко «Гидрогеологические условия газонакопления в Днепровско-Донецкой впадине».