18世纪，流速仪、自记雨量计和皮托管等水文测验仪器的精度都有提高。伯努利方程、谢才公式等水力学原理相继提出，为水文实验准备了条件。19世纪初，水文实验开始兴起，许多学者进行了各种单项水文要素的实验研究，出现了很多著名的水文实验成果。1802年J.道耳顿通过蒸发实验，首次认识到蒸发量与水汽压力之间的关系，建立了道耳顿公式。1855年，J.B.弗朗西斯通过地表水流实验，得出了堰流公式。1856年，H.-P.-G.达西经过地下水渗透实验，建立了达西定律。1933年,R.E.霍顿进行下渗实验,得出了著名的霍顿下渗公式等。20世纪30年代，开始了有系统的流域水文实验研究。1933年苏联建立瓦尔代(曾译“瓦尔达依”)水文科学研究实验站，美国设立科威塔水文实验站。从20世纪40年代开始,室内水文实验研究开始发展起来,1943年美国人C.F.伊泽德等进行了室内模拟降雨条件下的坡面汇流实验，1952年J.P.马米绍作了简单的农业流域水文模型，接着匈牙利、苏联也相继进行了各类室内水文模型实验。中国的水文实验研究始于20世纪50年代，1953年治淮委员会建立了青沟排水实验站，官厅水库开始了水库水文实验，黄河水利委员会开始进行河流泥沙实验。1957年治淮委员会和江苏省水利厅、1958年长江流域规划办公室等单位开始进行人类活动水文效应的实验研究，1958年中国科学院、水利电力部水利水电科学研究院水文研究所建立了室内比尺模型并用于检验单位线的基本假定。