为水资源开发工程和其他工程的规划、设计、施工、管理、运用提供水文依据，是应用水文学的一个分支。内容主要有水文分析计算，水文预报、水利计算、水质评价和预测以及人类活动对水文情势影响的预测等。

为工程服务的水文分析计算，其目的是为水利规划或工程设计提供符合指定设计标准的水文数据。一般根据有限长度的水文观测系列，主要采用数理统计分析方法，以概率形式预估可能出现的数值，确定具有一定概率的设计暴雨、设计年径流、设计洪水等。例如千年一遇或万年一遇的设计洪水，保证率为75～95%的设计年径流。对特别重要的水库工程，当其失事后对下游可能造成严重后果时，要求估计可能最大暴雨（PMP）和可能最大洪水（PMF）作为校核标准。

水文预报是根据水文现象的变化规律，由已知因素（如降雨、气温、土壤含水量、沙量等），做出实时预报，预告未来短期（几天以内）和中长期（几天到几个月甚或更长）的水文情势——水情、冰情、沙情、墒情等，为工程的施工、管理运用或农业生产服务。汛期洪水预报，主要为工程和防护对象的防汛服务。枯季径流预报，主要为灌溉、航运、水力发电和城市供水等服务。

水利计算是在水文分析计算的基础上，对流域规划或单项工程的规划设计，进行用水量、径流调节、洪水调节、水库运行方式等的分析计算。由于流域规划和大型多目标水利工程的复杂性，水利计算往往采用系统工程的方法，经过多种方案的经过分析论证，从中选出最优方案，以实现规划最优化的目标。上述工作往往是与其他有关专业如水能计算，水利经济计算等配合进行。

水质评价和水质预测是水资源保护、水资源开发利用和水利、水电工程规划设计工作中的重要内容，也是进行农业区划、水利区划和水文区划等的重要依据。随着城市工业化的不断发展和水资源利用程度的不断提高，河流和湖泊日益受到污染的威胁，防治水质污染和维持生态平衡，愈来愈引起人们的重视，也对工程水文学不断提出新的内容和要求。

人类经济活动，特别是大型水库工程和数量繁多的水利、水保工程以及城市化建设，都对河流径流、泥沙、冰情、水质等发生影响，要求通过水量平衡、热量平衡、沙量平衡、盐量平衡和水文混和等理论，分别对其做出分析判断和定量预测；有时，还需对各个观测的水文要素进行还原计算至天然情况，以资对比工程修建前后的实际影响，并为消除和防止可能发生的不利影响提供设计依据。

水文学应用于工程实践已有悠久的历史。公元前3000～3500年，埃及尼罗河上已有水位观测。1851年，马尔瓦尼（T.J.Mulvaney）阐述了推求洪峰流量的合理化公式的原理，1913年，富勒（W.E.Fuller）首先将概率理论应用于水文分析，1932年，谢尔曼（L.K.Sherman）提出单位线方法，都为工程水文学的创建作出了重要贡献。中国在公元前316年就在都江堰工程附近建立了水位观测。1930年须恺分析了宜昌、汉口、九江、芜湖、镇江五站的最大月雨量和最大日雨量的频率曲线。1949年以后，在水文、水利计算、水文预报、泥沙研究等方面累积了丰富的经验，并出版了一批专著。20世纪中叶以后，随着遥感技术和核技术在水利调查、水文测验中的应用以及电子计算机和模拟技术在水文学科中的广泛采用，提高了工程水文学的技术水平并推动了工程水文学的发展。