Miniature heat balance-sap flow gauges were used to measure water flows in small-diameter roots (3–4 mm) in the undisturbed soil of a mature beech–oak–spruce mixed stand. By relating sap flow to the surface area of all branch fine roots distal to the gauge, we were able to calculate real time water uptake rates per root surface area (Js) for individual fine root systems of 0.5–1.0 m in length. Study aims were (i) to quantify root water uptake of mature trees under field conditions with respect to average rates, and diurnal and seasonal changes of Js, and (ii) to investigate the relationship between uptake and soil moisture θ, atmospheric saturation deficit D, and radiation I. On most days, water uptake followed the diurnal course of D with a mid-day peak and low night flow. Neighbouring roots of the same species differed up to 10-fold in their daily totals of Js (<100–2000 g m−2 d−1) indicating a large spatial heterogeneity in uptake. Beech, oak and spruce roots revealed different seasonal patterns of water uptake although they were extracting water from the same soil volume. Multiple regression analyses on the influence of D, I and θ on root water uptake showed that D was the single most influential environmental factor in beech and oak (variable selection in 77% and 79% of the investigated roots), whereas D was less important in spruce roots (50% variable selection). A comparison of root water uptake with synchronous leaf transpiration (porometer data) indicated that average water fluxes per surface area in the beech and oak trees were about 2.5 and 5.5 times smaller on the uptake side (roots) than on the loss side (leaves) given that all branch roots <2 mm were equally participating in uptake. Beech fine roots showed maximal uptake rates on mid-summer days in the range of 48–205 g m−2 h−1 (i.e. 0.7–3.2 mmol m−2 s−1), oak of 12–160 g m−2 h−1 (0.2–2.5 mmol m−2 s−1). Maximal transpiration rates ranged from 3 to 5 and from 5 to 6 mmol m−2 s−1 for sun canopy leaves of beech and oak, respectively. We conclude that instantaneous rates of root water uptake in beech, oak and spruce trees are above all controlled by atmospheric factors. The effects of different root conductivities, soil moisture, and soil hydraulic properties become increasingly important if time spans longer than a week are considered. In einem Buchen-Eichen-Fichten Altbestand wurden Miniatur-Saftflußsensoren eingesetzt, um Wasserflüsse in 3–4 mm dünnen Wurzeln im ungestörten Boden zu untersuchen. Wir konnten oberflächenbezogene Wasseraufnahmeraten (Js) für einzelne Wurzelstränge von 0.5 bis 1.0 m Länge berechnen, indem wir den Saftfluß auf die Oberfläche aller Feinwurzelenden distal des Sensors bezogen. Untersuchungsziele waren (i) die mittlere Rate der Wasseraufnahme von Altbäumen im Tages- und saisonalen Verlauf zu quantifizieren und (ii) die Beziehungen zwischen der Wasseraufnahme, der Bodenfeuchte θ, des Wasserdampfsättigunsdefizites der Luft D und der Globalstrahlung I zu untersuchen. An den meisten Tagen folgte die Wasseraufnahme dem Tagesgang von D mit einem mittäglichen Maximum und geringen Nachtflüssen. Benachbarte Wurzeln der gleichen Art unterschieden sich bis zum 10-fachen der Tagessumme von Js (<100–2000 g m−2 d−1), was auf eine große räumliche Heterogenität der Wasseraufnahme hindeutet. Obwohl sie das Wasser aus dem selben Bodenvolumen aufnahmen, wiesen die Wurzeln von Buche, Eiche und Fichte unterschiedliche Jahresgänge auf. Mittels Regressionsanalysen wurde der Einfluß von D, I und θ untersucht. Dabei erwies sich D als die Haupt-Einflußgröße für die Wasseraufnahme bei Buche und Eiche (Variablenselektion bei 70 bzw. 77% der untersuchten Wurzeln), bei der Fichte hingegen als weniger wichtig (50% Variablenselektion). Ein Vergleich der Wasseraufnahmerate mit der Transpiration (Porometerdaten) ergab, dass die mittlere oberflächenbezogene Flussrate bei Buche und Eiche auf der Aufnahmeseite (Wurzeln) etwa 2.5 bzw. 5.5 fach kleiner war als auf der Abgabeseite (Blätter), wobei von einer gleichmäßigen Aufnahme durch alle Feinwurzeln <2 mm ausgegangen wurde. Buchen-Feinwurzeln zeigten im Hochsommer maximale Aufnahmeraten von 48 bis 205 g m−2 h−1 (entsprechend 0.7–0.2 mmol m−2 s−1), Eichen-Feinwurzeln lagen bei 12 bis 160 g m−2 h−1 (0.2–2.5 mmol m−2 s−1). Die maximale Transpirationsrate von Buchen- und Eichenblättern aus der Sonnenkrone lag dagegen bei 3 bis 5 bzw. 5 bis 6 mmol m−2 s−1. Wir kommen zu dem Schluß, dass kurzfristige Änderungen in der Wasseraufnahme durch Buchen-, Eichen- und Fichtenwurzeln in erster Linie durch athmospärische Faktoren gesteuert werden. Der Einfluß unterschiedlicher Wurzelleitfähigkeiten, der Bodenfeuchte und der hydraulischen Leitfähigkeit des Bodens kommt erst in Zeitspannen von Wochen zum Tragen.