במחלקה למדעי הקרקע והמים נלמדים ונחקרים תחומים שעניינם במערכת הסביבתית הכוללת את הקרקע, המים והאטמוספירה, הדגשת ההבטים הקשורים בבית גידולו של הצמח. המחלקה כוללת את מרכז סיגרם למדעי הקרקעוהמים ואת מרכז ליאו פיקרד לחקר מי-תהום.
בישראל, המסווגת כאיזור צחיחלמחצה עד צחיח, מהווה ממשק נכון של הקרקע, המים והמומסים תנאי הכרחי לקיום חקלאות מודרנית. פיתוח שיטות מתוחכמות של עיבוד, השקייה ודישון מאפשר ניצול אינטנסיבי של הקרקע ושל מקורות המים, כולל מים שוליים, בצד טיפול ומענה לבעיות סביבתיות הקשורות בזיהום קרקע, מים עיליים, מי התהום והאטמוספירה.
המחקר וההוראה במחלקה בתחומים הנ"ל נסמכים על שלוב ההיבטים הכימיים, ההידרולוגיים הביולוגיים והפיסיקליים של הקרקע, המים והאטמוספירה במכלול הנושאים הקשורים בחקר משאבי הקרקע, המים, איכות הסביבה, החקלאות ויחסי הגומלין ביניהם.
הנושאים העיקריים בהם עוסקים חברי המחלקה בהוראה ובמחקר הם איכות הסביבה, מיחזור, יחסי קרקע-מים-צמח, השקייה, דישון, פיסיקה וכימיה של הקרקע, פדולוגיה, מינרלוגיה, חומרים אורגניים בקרקע, הסעת חלקיקים ומזהמיםבסביבה נקבובית וסדוקה, אגרומטאורולוגיה, הידרולוגיה ומשאבי מים.