تواجه هندسة التربة المائية العديد من التحديات، ومن أبرزها:
1- تغيرات المناخ وارتفاع درجة الحرارة: حيث يؤدي ذلك إلى زيادة التبخر والتسرب، وتأثير ذلك على الحصاد والإنتاج الزراعي.
2- التلوث الزراعي والصناعي: حيث يؤدي التلوث إلى تدهور جودة المياه وتأثيرها على النباتات والحيوانات والإنسان.
3- نقص المياه: حيث يؤدي نقص المياه إلى تردي الأراضي وتدهور الإنتاجية الزراعية والتنمية الاقتصادية.
4- الفيضانات: حيث تؤدي الفيضانات إلى تدمير البنية التحتية والمنشآت الزراعية والمنازل وخسارة الأرواح.
5- تغير الاستخدامات الأرضية: حيث يؤدي تغير استخدام الأراضي إلى تغير الطلب على المياه وتأثير ذلك على الإنتاجية الزراعية والحيوية.
6- الصيانة والتشغيل: حيث تتطلب المنشآت الهندسية المائية صيانة وتشغيل مستمر للحفاظ على جودتها وموثوقيتها.