L'idrologia è la scienza che studia la distribuzione, il movimento, la biologia e la chimica delle masse d'acqua del pianeta. Composta da molteplici campi di studio scientifico come l'idrografia, l'idrogeologia, l'idrogeochimica e l'idrobiologia. Benché la conoscenza dei cicli idrologici sia importante per la vita e le attività umane, l'idrologia è una scienza relativamente giovane e a tutt'oggi non esiste una teoria completa, così come esiste, per esempio, una teoria per l'elettromagnetismo.
Una caratteristica importante di molti flussi del ciclo idrologico è la loro variabilità spaziale e temporale, cosa che li rende ancora più difficili da modellizzare matematicamente. In questo ambito due tecniche legate ai concetti di probabilità hanno grande applicazione: la branca della statistica che si chiama geostatistica e la teoria delle variabili aleatorie. È considerato il padre dell'idrologia moderna lo scienziato Robert Elmer Horton.