在地下水污染治理的过程中，各类技术的应用有可能导致污染物的扩展、新污染物的形成、以及修复技术使用的化学物质进入环境等，所有这些由于地下水污染治理带来的次生污染问题称为地下水污染治理的二次污染。例如在地下注入空气有可能使污染物的迁移范围增大；利用化学氧化或还原处理有机污染地下水时，原来的有机污染物可能会分解产生毒性更强的中间产物；原位修复注入地下的化学药剂也有可能变为地下水中新的污染物。

防止地下水污染治理的二次污染首先要选择合适的修复技术，根据地下水污染场地的条件和修复目标，防止容易带来二次污染技术的应用；其次在修复工程设计时，要充分考虑各环节产生气、液、固体污染物的控制与处理，如通过活性炭吸附、收集后焚烧等方式去除废气，通过物理化学方法净化和回收再利用废水，通过固化/稳定化或填埋等方法处理污泥或其他固体废弃物。对于治理过程中新产生的污染物，也应该充分评估其影响并进行相应的处理使其无害化。