水文学是地球科学的一个重要分支。1962年美国联邦政府科技委员会把“水文学”定义为“一门关于地球上水的存在、循环、分布，水的物理、化学性质以及环境(包括与生活有关事物)反应的学科”。1987年《中国大百科全书》提出“水文科学”是“关于地球上水的起源、存在、分布、循环运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系”。不管如何定义，基本上是把水文学总结成“是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系”。
广义的水文学可分为地表水文学、水文气象学与水文地质学。水文气象学研究大气中水汽的运动规律；水文地质学则是研究地下不同形态水的运动规律。地表水文学分为陆地水文学、海洋水文学两大类。陆地水文学根据研究对象不同，又分为河川水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、河口水文学，根据研究内容不同分为水文测验学、水文地理学、普通水文学、工程水文学。
