流域遥感是服务于流域综合管理和以流域为对象的流域科学研究。它以流域为单元，应用遥感技术，对流域下垫面结构、能量、水分、生物及地球化学循环、自然灾害和人类社会活动对资源与环境影响进行综合监测，为流域系统科学发展和流域综合管理提供数据和方法支持。它从宏观和立体的角度，着眼于由空中取得的地表和大气信息，即以地表地物(植被、水、土壤、能量等) 和空气中的水蒸气对电磁辐射的反应作为基本依据，结合使用其他地表监测资料，研究流域自然结构和人类活动影响下流域生态-水文过程和资源环境效应。主要包括流域生态环境参数获取与传输、流域下垫面要素监测、水文循环参数反演、自然灾害和人类活动影响下的流域水利工程监测、水资源管理等。

流域遥感作为流域科学和流域综合管理的基础，其主要研究内容包括流域内水文、生态、环境信息遥感获取方法和应用方法，建设多尺度、多学科交叉的，能够连接河流形态变化和生态过程的，具有模拟预测功能的理论方法体系；综合监测洪泛平原、河道、地下水系统，以及不同系统之间的水量交换；在原有河流水文要素监测的基础上，对生物、生态要素和河流沉积物监测；加强众源、化学和生物传感器网络、无线传输和遥感技术等新型设备和探测手段的应用。

流域遥感主要用于流域基础图绘制、水文监测与预报、流域上下游关系分析、治理优先等级划分、水资源开发以及灌溉水管理等方面。流域基础图件制作包括流域河流水系分布、地形地貌、土壤、土地利用/ 覆盖类型、水土流失风险、生物多样性、洪水淹没面积、水质环境等。水文监测与预报是指利用卫星遥感数据直接或间接获取降水、蒸散发、水储量、土壤水分含量等参数，生成时空连续的数据集，并结合流域土地利用、植被覆盖度、不透水面盖度等下垫面监测结果，进行洪灾与旱灾的预报；水资源开发方面，主要是水资源监测与评价、水资源量核算，以及水分生产率、节水潜力与效率的评估等，遥感的应用已逐渐由制图、监测、评估向服务于精细管理过渡。

当前，国内外基于遥感技术与地面观测的方法开展了流域遥感的初步研究，以获取流域尺度的遥感信息；以流域为对象，国内外开展了很多大型的流域科学实验，如黑河流域综合遥感联合试验( “Water” 与“Hi Water”)、第一次国际卫星陆面气候学项目野外试验、实施了撒哈拉沙漠南缘地区萨赫勒水文大气引导试验(HAPEX-Sahel)、亚马孙流域大尺度生物-大气圈试验、亚洲季风试验、淮河流域试验、美国南部大平原的沃希托(Washita) 流域与美国亚利桑那州(Arizona) 的沃尔纳特古勒克(Walnut Gulch) 流域遥感-地面一体化的观测实验等，寄希望于通过多源遥感的协同反演获得能够满足流域管理的信息。

随着技术的发展，遥感数据产品将逐渐成为公共产品或服务产品，公共产品随时可以下载，服务产品可以下订单购得，流域机构建立单独的遥感机构进行数据产品生产的时代即将过去，而转向如何更好地利用好遥感数据产品。