径流形成，是在流域中从降水到水流汇集于流域出口断面的整个物理过程。它由降水、流域蓄渗、坡地汇流和河网汇流等环节组成。
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环节降水流域蓄渗坡地汇流河网汇流实质研究
环节降水是大气向流域空间的供水过程。它为径流形成提供主要水源，是流域生成径流的必要条件。降水不仅有雨、雪等形态上的不同，而且时间和空间分布也不均匀。降水的这些特点使径流形成极为复杂。流域蓄渗指雨水耗于植物截留、下渗和填洼等综合过程。降雨被植物茎叶拦截的现象称截留。水分从地面渗入土壤的过程称下渗。水分停蓄在地面洼陷处称填洼。降水之初，除降落在河槽水面和不透水面积上的一小部分雨水直接形成径流外，大部分并不立即产生径流，而是被植物截留、渗入土壤和充填地面洼地。在一般流域上，在一次降雨径流形成过程中的植物截留量、填洼量比较稳定，不是支配径流形成的重要因素。而下渗量则起着主导作用。当降雨强度小于下渗能力时，降落在透水面上的雨水将全部渗入土壤；大于下渗能力时，雨水除按下渗能力入渗外，超出下渗能力的部分便形成地面径流，通常称它为超渗雨或净雨（有效雨量）。下渗的雨水，一部分滞蓄在土壤中，随后经土壤蒸发和植物散发而损耗；一部分继续向下运行，遇到相对不透水层时，形成表层流；如果此时土壤饱和层接近地面，则可产生饱和坡面流。当下渗水流到达地下水面后，则形成地下径流。因此，蓄渗过程与各种径流成分的生成有密切的关系。坡地汇流指水流沿坡地向河网的流动和汇集过程，它包括坡面汇流、表层汇流和地下汇流。坡面汇流首先在降雨满足了蓄渗的那部分面积上开始,然后,产生汇流现象的面积逐渐扩大。坡面汇流的流动形式往往是许多时分时合的沟流。当雨强较大时，也可呈现为片流。在流动过程中，坡地汇流一面继续接受降雨补给，一面又继续下渗，直到降雨终止后，地面滞蓄消尽（见地面滞留）坡面汇流即停止。表层汇流和地下汇流是水流在有孔介质中在重力作用下的流动。它们的汇流速度比坡面汇流低，其中地下汇流最慢，在降雨终止后它们并不立即停止,而要延续很长一段时间。在径流形成过程中,坡地汇流实质上是在蓄渗过程中产生的各种径流成分，在坡地范围内，在时间上的第一次再分配。通常把三种径流成分加入河网的过程叫总入流。河网汇流指水流沿河网中各级河槽向出口断面的汇集过程。水流注入河槽在重力作用下，向河流下游流动，在运行中不断接纳各级支流的来水和旁侧入流的补给,使水量不断增加,最终在出口断面形成流量变化过程。当一次降雨形成的水流全部流出流域出口断面时，一次径流形成过程即告结束。河网汇流是三种径流成分在时间上的第二次再分配。
实质径流形成过程实质上是降水在不同下垫面、不同介质中、沿不同方向的运行过程。流动方向大体上分垂向与侧向两类。在天然条件下，由于下垫面的复杂性和各种动态因素的随机特性，水分的垂向和侧向运行相互交错，难以截然分开，但某一阶段以一种运行机制为主。在中国习惯上把上述径流形成的全过程，概化为产流过程和汇流过程两个阶段。水分的垂向运行基本上反映了产流过程的主导机制，而侧向运行则大体上反映了汇流过程的基本机制。前者是后者的必要准备，而后者又是前者的继续和发展。
在径流形成过程中，由于降水、蒸发以及土壤含水量存在时间和空间上分布的不均匀性，从而使产流和汇流在流域中的发展也具有不均匀性和不同步性。
研究研究途径基本上分为径流实验研究和数学物理途径两类。径流实验研究是在野外建立实验流域或径流实验场，在室内建立实验模型，对现象或径流影响要素进行观测、分析，找出其变化规律和相互关系。已建立的这种实验场所有：中国浙江省姜湾径流实验站、安徽省城西径流实验站和四川省峨眉径流实验站，美国的科威塔实验站和苏联的瓦尔代实验站等。数学物理途径是运用数学物理方法，对水文现象如土壤水运动、下渗、坡面水流、洪水波运行等进行理论描述和数学表达，但是这类途径也必须以实际观测资料为基础,60年代以来,概念性水文模型已被广泛应用于径流过程（见流域水文数学模型）的研究。
