本院历史可追溯到1933年，前身为中国最早的水利科学研究机构—中国第一水工试验所，几经变迁，于1958年经国务院规划委员会批准，将国内多家水利水电科研单位合并，组建了水利水电科学研究院，1994年经国家科委批准更名为中国水利水电科学研究院，2000年水利部牧区水利科学研究院和水利部电力工业部机电研究所并入我院。现任院长匡尚富，历任院长有张子林、张光斗、林秉南、张泽祯、杨德晔、陈炳新、梁瑞驹、高季章。先后拥有中国科学院和中国工程院院士13人，现有院士6人分别是中国科学院院士陈祖煜，中国工程院院士朱伯芳、陈厚群、王浩、缪昌文、胡春宏；已故院士7人分别是中国科学院和中国工程院两院院士张光斗、林秉南，中国科学院院士黄文熙、钱宁、汪闻韶，中国工程院院士陈志恺、韩其为。
历经几十年的发展，本院已建设成为人才优势明显、学科门类齐全的国家级综合性水利水电科学研究和技术开发中心。截止2020年底，全院在职职工1328人，其中包括硕士以上学历942人（博士561人）、副高级以上职称894人，是科技部“创新人才培养示范基地”。现有13个非营利研究所、4个科技企业、1个综合事业和1个后勤企业，拥有4个国家级研究中心、9个部级研究中心，1个国家重点实验室、2个部级重点实验室。研究领域已覆盖水文水资源、水环境与生态、防洪抗旱与减灾、泥沙与水土保持、农村水利、水力学、岩土工程、水工结构与材料、工程抗震、水力机械与机电、自动化、工程监测与检测、新能源、遥感技术及应用、水利史与水文化、牧区水利等18个学科、93个专业方向。具有工程咨询单位甲级资信证书（水利水电、电力（含火电、水电、核电、新能源）、生态建设和环境工程）、水文水资源调查评价甲级资质证书、水资源论证甲级资质证书、生产建设项目水土保持监测单位水平评价证书（5星）、生产建设项目水土保持方案编制单位水平评价证书（5星）、水利工程质量检测单位甲级资质证书（岩土类、混凝土工程类、量测类、机械电气类）、水利工程建设市场主体信用评价AAA等级（质量检测类、咨询类、供货类）、文物保护工程勘察设计甲级资质等证书，通过了国家计量认证、ISO9001质量管理体系认证等，被遴选为国家发改委、北京市政府固定资产投资项目咨询评估机构以及水利部水利水电建设工程蓄水安全鉴定、大中型水闸安全评价和水土保持设施验收技术评估单位。
