La hidrología isotópica es un campo de la hidrología que utiliza la datación isotópica para estimar la edad y los orígenes del agua y el movimiento dentro del ciclo hidrológico. Las técnicas se utilizan para políticas de uso del agua, mapeo de acuíferos, conservación de suministros de agua y control de la contaminación. Reemplaza o complementa los métodos anteriores para medir la lluvia, los niveles de los ríos y otras masas de agua durante muchas décadas. Las moléculas de agua tienen huellas dactilares únicas, basadas en parte en diferentes proporciones de los isótopos de oxígeno e hidrógeno que constituyen toda el agua. Los isótopos son formas del mismo elemento que tienen un número variable de neutrones en sus núcleos. Una aplicación comúnmente citada implica el uso de isótopos estables para determinar la edad del hielo o la nieve, lo que puede ayudar a indicar las condiciones del clima en el pasado. Otra aplicación implica la separación del flujo de agua subterránea y el flujo base del flujo fluvial en el campo de la hidrología de cuencas. Las firmas del agua subterránea también se pueden identificar mediante muestreo de pozos; la firma compuesta en la corriente es un indicador de, en un momento dado, qué porción del flujo proviene del flujo superficial y qué porción proviene del flujo subterráneo.
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