本书除前言和附录外，共分9章。第1章为土壤基质和质地，主要包括土壤颗粒的概念和特性、土壤质地和土壤结构；第2章至第4章为土壤水分保持和运动的基本概念、原理、方程以及田间土壤水分平衡；第5章为土壤热量状况，主要介绍土壤中的热量平衡以及传递过程和模型；第6章为土壤空气，主要介绍土壤中气体的组成、运动机制和模型；第7章为土壤溶质迁移，主要介绍了土壤溶质的质量平衡、迁移机制与模型及其田间管理；第8章为土壤的空间变异性，主要介绍土壤物理特性的空间变异性及时间稳定性，可为田间土壤物理过程的模拟和精准农业的实施提供相关依据；第9章为植物根系吸收土壤水分与土壤水分有效性，主要介绍植物根系吸收土壤水分的过程、影响因素和模型以及土壤水分有效性的动态概念；为了帮助一些研究生较好地理解有关模型，本书还增加了土壤物理学的常用数学方法作为附录，主要介绍矢量分析和积分变换；多数章节（含附录）均有例题，以帮助选修这门课的研究生更好地掌握所学内容。本书的重点是土壤中的水、热、溶质等物质运动和能量转换，这些重点内容也是土壤物理学与其他相关学科和领域的重要结合点；本书的特点在于强化土壤学与物理学和数学等基础学科的深入交叉，以及土壤物理学在农业、生态和环境等领域的应用。

本书可作为农业、水利、生态、地理、水土保持、环境保护、土木工程和环境医学类专业研究生的教科书，也可供有关科技人员参考。