滴水穿石的原理涉及物理和化學兩個方面的作用。從化學角度來看，由於空氣中含有0.03%的二氧化碳，當水滴落到石灰石、大理石等石塊上時，二氧化碳與水反應生成弱酸性的碳酸，碳酸與石塊中的碳酸鈣發生化學反應，生成可溶於水的碳酸氫鈣，導致石塊局部溶解並逐漸流失。
從物理角度來看，水滴落到石頭上時，首先被碰扁，然後向四周散開。在這一瞬間，水滴和石頭間形成了無數細小的氣泡。由於水的表面張力作用，這些氣泡的表面積會儘可能收縮到最小。氣泡收縮時壓縮內部的空氣，使得氣泡內的氣體壓強增大。當這些半徑很小的氣泡破裂時，內部的高壓氣體衝擊石頭，對石頭造成微小的損傷，日積月累，石頭便被穿透。
這兩種作用共同導致了水滴最終穿石的現象，其中化學反應是一個長期且持續的過程，而物理作用則增強了水滴的穿透能力。