土壤固态水是指土壤中的化学结合水和冰。其中，化学结合水是土壤固相的组分，当其未从土壤固相中释放出来时，属于矿物内部组分，不参与土壤水的各种功能。因此在计算土壤含水量时并不考虑化学结合水。但有些矿物的结晶水，其中部分结晶水释放温度较低，在采用烘干法测量土壤含水量时会释出，使得测定值较高。化学结合水包括沸石水、结晶水和组构水。沸石水存在于沸石中，在一定温度下易于释放成为土壤液态水，由于含沸石的土壤少，一般沸石水并不单独作为一种土壤水类型。结晶水存在于多种土壤矿物中，在高温下可释放出来而不破坏矿物的结晶构造。冰存在于寒冷地区的永冻土以及非永冻土的冻土层中，在温暖地区则出现在寒冷季节发生冻结的土壤中。土壤自由水的冰点低于地面上纯净自由水的冰点，而土壤束缚水的冰点低于土壤自由水的冰点。在有些地区，冬季土壤冰冻及地面积雪是土壤水分的重要来源。