水體遙感技術主要應用於水資源的普查、災害監測、環境監測、工程建設以及規劃，還有包括：軍事偵察、海上交通、海洋漁業等。
地球表面開放水體約佔全球面積的74%，其中海洋面積最大，約佔95%。水也是研究地表物質能量交換的重要載體和關鍵因子。使用遙感來對水體和海洋進行監測主要使用兩種技術手段：光學遙感和微波遙感。
光學遙感研究水體主要是通過水的光譜反射輻射特徵（如反射率、輻射溫度、或遙感專題指數）與準同步實測的各種水體參數（葉綠素含量、懸浮泥沙濃度、水深、水溫等）的關係，建立一系列相關模型來提取或反演水體參數。
微波遙感則是建立水體微波輻射、散射特徵（亮度溫度、後向散射係數）與準同步實測的水體參數（水面溫度、含鹽量、水面形態等）之間的定量關係模型，以實現對水面溫度、海洋漁業、水面風浪等現象的監測與預報。
根據探測手段的不同，水體的光譜特徵是水體在可見光-近紅外波段的特性，主要針對基於光學手段的水體遙感；而水體的微波輻射特徵則是在水體在微波波段的特性，是基於微波手段的水體遙感的物理基礎。
對於水體來說，可見光波段中的藍綠波段反射率比紅波段高，且近紅外、短波紅外部分僅有很少的反射能量，與植被的光譜特徵差異極其明顯。