水文实验是为探求、研究水文现象和过程并对其作出成因分析的科学实验。实验研究可分为：径流形成过程的研究，包括降水、蒸发、降雨径流关系、径流过程、土壤水及地下水动态的研究；为环境保护服务的水化学平衡和植物生态实验研究；为水资源评价、为农田、森林、草原、都市建设和为水土保持服务，对不同自然地理条件和人类活动影响下的水文规律的试验研究；干旱半干旱地区、灌溉地区、内陆河地区以及某些特殊地区（如岩溶、冰川、冻土地区）和特殊径流形式（如泥石流）的水文实验研究等。
水文现象受许多自然因素制约和人类活动影响，一般的水文观测和分析难以清楚地揭示其物理过程和相互关系，需要在野外或实验室内用特定的程序、装置和设备进行系统的、有控制的观测和试验。水文实验研究的任务主要有：研究天然条件下和人类活动影响下水文现象的物理机制以及各种水文要素之间的相互联系；研究现时水文学理论和应用中有待认识和解决的问题；检验已有的理论和方法。
