水文學（源自古希臘語 ?δωρ (húdōr) 'water' 和 -λογ?α (-logía) 'study of'）是對地球和其他行星上水的運動、分布和管理的科學研究， 包括水循環、水資源和環境流域可持續性。 水文學從業者稱為水文學家。 水文學家是研究地球或環境科學、土木或環境工程以及自然地理學的科學家。 他們使用各種分析方法和科學技術，收集和分析數據，以幫助解決與水有關的問題，例如環境保護、自然災害和水資源管理。

水文學又分為地表水水文學、地下水水文學（水文地質學）和海洋水文學。 水文學領域包括水文氣象學、地表水文學、水文地質學、流域管理和水質，其中水起著核心作用。

海洋學和氣象學不包括在內，因為水只是這些領域的許多重要方面之一。

水文研究可以為環境工程、政策和規劃提供信息。

• 化學水文學是研究水的化學特性的學科。
• 生態水文學是一門研究生物體與水文循環之間相互作用的學科。
• 水文地質學是研究地下水的存在和運動的學科。
• 水文地球化學研究陸地水如何溶解礦物風化作用及其對水化學的影響。
• 水文信息學是信息技術在水文學和水資源應用中的應用。
• 水文氣象學是一門研究陸地和水體表面與低層大氣之間水和能量轉移的學科。
• 同位素水文學是對水的同位素特征的研究。
• 地表水文學是對在地球表面或附近運行的水文過程的研究。
• 流域管理包括以水庫形式蓄水和防洪。
• 水質包括河流和湖泊中水的化學性質，包括污染物和天然溶質。

• 計算降雨量。
• 計算地表徑流和降水量。
• 確定一個地區的水平衡。
• 確定農業水平衡。
• 設計河岸修復項目。
• 減輕和預測洪水、山體滑坡和干旱風險。
• 實時洪水預報和洪水預警。
• 設計灌溉方案和管理農業生產力。
• 災難建模中的災害模塊的一部分。
• 提供飲用水。
• 設計用于供水或水力發電的水壩。
• 設計橋梁。
• 設計下水道和城市排水系統。
• 分析前期水分對下水道系統的影響。
• 預測地貌變化，例如侵蝕或沉積。
• 評估自然和人為環境變化對水資源的影響。
• 評估污染物運輸風險并制定環境政策指南。
• 估算河流流域的水資源潛力。

幾千年來，水文學一直受到調查和工程的影響。 古埃及人是最早將水文學應用于工程和農業的人之一，發明了一種稱為流域灌溉的水資源管理方式。 美索不達米亞的城鎮被高高的土墻保護免受洪水侵襲。 渡槽是希臘人和羅馬人建造的，而歷史表明中國人建造了灌溉和防洪工程。 古代僧伽羅人利用水文學在斯里蘭卡建造了復雜的灌溉工程，也因發明了閥門坑而聞名，它允許建造大型水庫、水渠和運河，這些設施至今仍在運行。

公元前一世紀的馬庫斯·維特魯威 (Marcus Vitruvius) 描述了水文循環的哲學理論，其中山區的降水滲入地球表面，并導致低地的溪流和泉水。 通過采用更科學的方法，列奧納多·達·芬奇和伯納德·帕利西獨立得出了水文循環的準確表示。 直到 17 世紀，水文變量才開始被量化。

現代水文學科學的先驅包括皮埃爾·佩羅、埃德梅·馬里奧特和埃德蒙·哈雷。 通過測量降雨量、徑流和流域面積，佩羅表明降雨量足以解釋塞納河的流量。 Mariotte 將速度和河流橫截面測量值結合起來，再次在塞納河中獲得流量值。