地球表层的水由地球内部逸出，经过约35亿年的积聚和演变，逐渐形成水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。因此，水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大的事件。
水文学的研究领域十分宽广。从大气中的水到海洋中的水，从陆地表面的水到地下水，都是水文科学的研究对象；水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系，也是水文学的研究领域；水文科学不仅研究水量，而且研究水质，不仅研究现时水情的瞬息动态，而且探求全球水的生命史，预测它未来的变化趋势。
陆地上的水量虽然只约占全球总水量的3.5%，但淡水几乎都分布在陆地。整个人类生活在陆地，最复杂的水文过程也发生在陆地，因此对陆地上的水的研究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文科学的主要组成部分。有关海洋和大气中的水文知识，现已分别归入海洋学和大气科学的范畴里了。
水文学与气象学、海洋学、地质学、自然地理学等学科关系密切。广义的水文学可分为水文气象学、海洋水文学和陆地水文学。水文气象学主要研究大气中水汽的变化规律，包括大气中的水循环和水量平衡，以蒸发、凝结、降水为主要方式的大气与下垫面的水分交换，是水文学与气象学的边缘学科。海洋水文学主要研究海洋的水文现象，包括波浪、潮汐和海流等，属海洋学的内容之一。陆地水文学主要研究陆地上各种水体的水文现象和运动规律。随着生产发展的需要和研究工作的深入，已形成河流水文学、湖泊水文学、冰川水文学、地下水水文学等分支。陆地水文学中直接为工业、农业、交通等生产部门服务的内容称为应用水文学。狭义的水文学通常指陆地水文学和应用水文学。[1]
概括为：①成因分析法。即以收集水文站网的大量实测资料及室内试验资料为基础，研究水文现象的形成过程、物理机理和相互关系，建立水文现象与影响因素的定量关系或水文模型。②数理统计法。水文现象兼有确定性和随机性，可以把某些水文现象看作随机事件，用概率论和数理统计的原理和方法，对某些水文现象进行频率分析，推求各种频率(或重现期)的水文数据。③地区分析法。气候与自然地理条件具有地区性分布的特点，水文现象也有一定程度的地区相似性，因此可研究水文要素分类和分区的特征值或建立区域性经验公式，或绘制各种特征值等值线图和分区图。[1]