氟在自然界的分布很广，也极不均匀，呈一定的分带特性，影响氟迁移富集的因素有很多，总的来说有气象水文、地形地貌、地层岩性、地下水流场（源汇）、水文地质条件以及人类活动等因素。地层岩性是氟的物质来源，地形地貌、水文地质条件控制了氟迁移的趋势，人类活动也影响着氟的富集。高氟地下水的成因类型大致有三种：溶滤型、碱化型、热水型。国内学者针对高氟地下水的成因开展了一系列的工作，并取得了一些认识。
陈国阶等（1988）将高氟地下水的成因分为三种成因类型：①干燥气候型，蒸发作用强使地下水中的氟浓缩富集，形成高氟地下水；②地质背景型，包括高氟的地层或矿床，有利于氟向地下水中汇集的地质构造和水文地质条件；③综合成因型，指在气候、地形地貌、地层岩性、水化学类型等多种因素综合作用下形成高氟地下水。任荣等（1991）在研究了河北平原浅层高氟地下水之后，认为在沉积环境直接制约着地下水中的氟含量，湖积相氟含量大于冲积相，在古气候中，间冰期对应的氟含量高于冰期；同时地下水资源量的消耗使黏性土释水，其中的氟离子被释放出来，从而造成地下水氟富集，另外还与海进、火山喷发、黄泛因素有关。蔡垳（1999）指出，地质环境和氟物质来源是形成高氟地下水的前提，各种水文地球化学过程影响着氟离子在地下水中的富集。苏英等（2004）通过对咸阳城区高氟地下水水化学资料分析，认为研究区高氟地下水的形成受多种因素控制，其中隐伏断裂是该区高氟地下水呈带状分布的决定因素，深层高氟热水通过断裂与中、浅层地下水混合，形成该区高氟地下水。
高氟地下水是在一定的气候条件（半干旱）、包气带土体（富含氟化物）、地球化学环境（碱性）、地下水过量开采及独特的水文地质条件下综合作用形成的，另外地表水可以通过污染土壤进而影响地下水中氟的含量。邵琳琳等（2006）通过研究奎屯河流域包气带土和潜水中氟的关系，认为该地区的氟源主要为湖积-冲积物，该区温差大、蒸发作用强烈导致氟富集，此外农业灌溉也导致氟在土壤表层富集。郎文捷等（2007）认为土体中含氟矿物较多、孔隙地下水径流不畅是导致鄂北岗地地下水氟含量超标的主要原因。
不同的水化学条件也影响高氟地下水的形成。丁丹等（2009）认为，在淮北平原高氟地下水主要分布在HCO3-Na型水地区，同时地下水循环交替程度影响F-的分布。陈履安（2001）将贵州高氟地下水的成因分为两种类型，碳酸盐岩区和硅质陆源碎屑岩区，碳酸盐岩中的高氟地下水具有高Ca2+、高
曾溅辉等（1997）将影响非饱和带土体-浅层地下水之间氟迁移和富集的因素概括为两个方面：非饱和带岩土体的供氟能力以及浅层地下水体保存氟的能力。岩土体的矿物组成、颗粒大小影响岩土体的供氟能力，浅层地下水的水化学特征决定了其赋存氟的能力。并认为黏性土是很强的氟源，并且土体的化学成分影响着土体向水体中的供氟能力。
对于深浅层高氟地下水的形成机制和控制因素，任弘福等（1996）认为，华北平原地区浅层地下水中的氟源主要为吸附性氟，在地形、水动力条件、气候等多种要素的综合作用下形成的。深层高氟地下水则是在地下水径流缓慢的条件下，本地F-积累与外界氟补给共同作用的结果。