تتأثر الهيدرولوجيا بشكل كبير بالتغيرات في المناخ. فعلى سبيل المثال:
1- الارتفاع في درجات الحرارة وتراجع هطول الأمطار قد يؤدي إلى تقليل مخزون المياه تحت الأرض، وتخفيض تدفق الأنهار والمناطق الساحلية.
2- نسبة ارتفاع درجات الحرارة تزيد من معدل التبخر، وبشكل عام يؤدي ذلك إلى تغيرات على نسبة الرطوبة في التربة، وعلى تدفق الأنهار والمياه الجوفية.
3- في بعض المناطق التي يكون بها المناخ شديد الجفاف، يمكن أن تؤدي التغيرات في المناخ إلى نفاد المياه الجوفية والسطحية، ويصبح من الصعب تحلية المياه وجعلها صالحة للاستهلاك البشري.
4- الفيضان المفاجئ هو تأثير آخر للتغيرات في المناخ. مع تغيرات الأنماط الهطولية، يمكن أن يزداد تدفق الأنهار غير المتوقع ويؤدي إلى فيضانات، مما يؤثر على المدن والمجتمعات الساحلية والداخلية.