La fontaine de Vaucluse, source de la Sorgue, est la plus importante exsurgence de France métropolitaine. Elle est classée au cinquième rang mondial avec un débit annuel de . Cette exsurgence sert de référence en hydrogéologie pour la caractérisation d'un type dénommé « source vauclusienne ».
La fontaine de Vaucluse est située dans le département de Vaucluse, sur le territoire de la commune française de Fontaine-de-Vaucluse, au pied des monts de Vaucluse.
La vallée dans laquelle se situe la fontaine s'appelait autrefois « Vallis Clausa » (« vallée close » en latin, Vau-cluso en provençal), en raison de sa position topographique de reculée ou vallée aveugle. Ce nom est ensuite devenu « Vaucluse » en français, ce qui a donné le nom de fontaine de Vaucluse. Le nom en provençal est la Font de Vau-cluso, soit la source de la vallée close.
La fontaine de Vaucluse est liée à la crise de salinité messinienne justifiant la profondeur de l'exsurgence.
Au-dessus de la fontaine se trouve une falaise de calcaire de , parcourue par d'innombrables cassures et failles. Celle-ci joue le rôle d'un réservoir, un aquifère karstique, l'eau y circulant en suivant les discontinuités jusqu'à rencontrer une barrière de calcaire et d'argile.
La source est l'unique point de sortie d'un bassin souterrain de récupérant les eaux du mont Ventoux, des monts de Vaucluse, du plateau d'Albion et de la montagne de Lure. Elle alimente la Sorgue. L'eau de cette exsurgence contenant un taux moyen de de carbonate de calcium et ayant un débit annuel d'environ 700 millions de mètres cubes, ce réservoir d'alimentation perd chaque année de calcaire. Ce phénomène de karstification rapporté à la surface de l'impluvium représente un volume annuel de qui disparaît dissous dans l'eau.
Ce chiffre devient plus parlant quand les calculs démontrent que dans , en toute logique, les monts de Vaucluse, le plateau d'Albion et la montagne de Lure, d'une épaisseur de , devraient avoir totalement disparu.
vignette|gauche|Fontaine de Vaucluse, par Paul Huet, vers 1839.