Hydrologi, (av hydro- og -logi), eg. læren om vannet, vitenskapen om vannets forekomst, kretsløp og fordeling på landjorden. Hydrologien omfatter også vannets fysiske og kjemiske egenskaper, og hvordan det forandrer seg i forhold til omgivelser og menneskelig aktivitet. Hydrologien omhandler nedbør, fordampning, avrenning i vassdragene, og vannet i undergrunnen (hydrogeologi). Snø og is er viktige hydrologiske fenomener i Norge (se for øvrig glasiologi).
Vannets kretsløp er ikke bare knyttet til landjorden, men også til atmosfæren og havene (jfr. meteorologi og oseanografi). Hydrologien gir kunnskaper som trengs for all utnyttelse av ferskvann til vannforsyning, energiproduksjon, jordbruksvanning og industriformål, og for bruk av vassdragene bl.a. for transport og som resipienter for forurenset vann. Hydrologien gir dessuten grunnlag for prognoser og varsler av flom.
Forskningen innen hydrologi er styrket i senere år, ikke minst gjennom UNESCOs programmer, Den internasjonale hydrologiske dekade 1965–1974, og Det internasjonale hydrologiske program, IHP, siden 1975. Norsk deltagelse samordnes av Norsk hydrologiråd. Internasjonal samordning av hydrologisk datainnsamling og prognosearbeid skjer i Verdens meteorologiorganisasjon, WMO. I Norge er Norges vassdrags- og energidirektorat ansvarlig for innsamling og analyse av hydrologiske data. Innen hydrogeologien er også Norges geologiske undersøkelse aktiv.