หมายถึง พื้นที่บริเวณหนึ่งซึ่งเมื่อมีฝนตกจนเกิดน้ำท่วมขึ้นแล้ว น้ำจะไหลมารวมลงสู่ทางน้ำหรือลำน้ำสายเดียวกัน การที่จะหาว่าลำน้ำสายหนึ่งโดยธรรมชาติจะมีขนาดพื้นที่ลุ่มน้ำเท่าใดนั้น ต้องกำหนดจุดหรือตำแหน่งบนลำน้ำเสียก่อน แล้วจึงหาพื้นที่ลุ่มน้ำด้านเหนือขึ้นไป ซึ่งน้ำท่าทั้งหมดไหลลงมาสู่จุดนั้นได้
ขนาดของพื้นที่ลุ่มน้ำหรือพื้นที่รับน้ำฝนของตำแหน่งใด ๆ ที่กำหนดในลำน้ำ เช่น ตำแหน่งที่สร้างเขื่อนหรือฝาย เป็นต้น จึงมีอาณาเขตล้อมบรรจบกันเป็นวงปิดด้วยแนวสันปันน้ำ หรือแนวสันเนินสูงสุดเหนือตำแหน่งที่กำหนดนั้น โดยพื้นที่ลุ่มน้ำจะมีขนาดใหญ่หรือเล็กสามารถหาได้จากแผนที่แสดงรายละเอียดภูมิประเทศ เช่น แผนที่มาตราส่วน 1 : 50,000 ของกรมแผนที่ทหาร ซึ่งเป็นแผนที่แสดงรายละเอียดภูมิประเทศ และระดับความสูงต่ำของผิวดินที่ได้จัดทำครอบคลุมไว้ทั่วประเทศ แผนที่ดังกล่าวนี้นอกจากจะใช้ในราชการทหารแล้ว สำหรับงานด้านต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับรายละเอียดภูมิประเทศ เช่น งานพัฒนาแหล่งน้ำเพื่อการชลประทาน หรือเพื่อกิจกรรมด้านอื่น ๆ ก็สามารถใช้ในการวางโครงการหาขนาดพื้นที่ลุ่มน้ำเหนือแนวที่สร้างเขื่อนเก็บกักน้ำ หรือฝายประกอบการคำนวณเกี่ยวกับสภาพน้ำท่า และการพิจารณาอื่น ๆ ได้ด้วย
2. สภาพฝนที่ตกในพื้นที่ลุ่มน้ำ สภาพของฝนที่ตกในบริเวณพื้นที่ลุ่มน้ำ มีอิทธิพลโดยตรงต่อน้ำท่าที่เกิดขึ้น ดังนี้
2.1 ความเข้มของฝนที่ตก หมายถึง ปริมาณน้ำฝนที่ตกในหนึ่งหน่วยเวลา วัดเป็นมิลลิเมตรต่อนาที หรือวัดเป็นมิลลิเมตรต่อชั่วโมง ความเข้มของในที่ตกมีอิทธิพลเกี่ยวกับอัตราการไหลซึมของน้ำลงไปในดินแล้ว ปริมาณน้ำท่าที่ไหลบนผิวดินจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามการเพิ่มของอัตราความเข้มของฝนที่ตก อย่างไรก็ตามปริมาณน้ำท่าที่ไหลบนผิวดินจะไม่เพิ่มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนน้ำฝนที่เหลือจากการซึมสูญหายลงไปในดินเท่าใดนัก ทั้งนี้ เนื่องจากน้ำฝนที่เหลือดังกล่าวในพื้นที่ลุ่มน้ำมักจะถูกเก็บขังในลักษณะน้ำนองในที่ลุ่มก่อนที่จะไหลหลากเป็นน้ำท่า
2.2 ระยะเวลาที่ฝนตก ระยะเวลาที่ฝนตกในพื้นที่ลุ่มน้ำมีส่วนสำคัญที่จะทำให้เกิดน้ำท่าหรือไม่ หรือเกิดจำนวนมากหรือน้อยเพียงไร เมื่อฝนตกครั้งหนึ่ง ๆ นอกจากนั้นระยะเวลาที่ฝนตกยังมีส่วนเกี่ยวข้องต่อการลดอัตราการไหลซึมของน้ำลงไปในดินอีกด้วย ดังนั้นเมื่อมีฝนตกเป็นระยะเวลานาน ๆ แล้ว ย่อมจะเกิดน้ำท่าได้มากเช่นกัน แม้ว่าอัตราความเข้มของฝนที่ตกในเขตพื้นที่ลุ่มน้ำอยู่ในเกณฑ์ปานกลางก็ตาม
2.3 การแผ่กระจายของฝนที่ตกในบริเวณพื้นที่ลุ่มน้ำ สภาพฝนที่ตกแผ่กระจายสม่ำเสมอตลอดทั่วพื้นที่ลุ่มน้ำ จะทำให้เกิดน้ำท่าไหลมาจำนวนมาก สำหรับลุ่มน้ำขนาดใหญ่การเกิดน้ำท่วมมักจะเนื่องมาจากฝนธรรมดา ที่ตกครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของลุ่มน้ำมากกว่าฝนตกหนึกแต่ตกไม่แผ่กระจายไปตลอดทั้งพื้นที่ลุ่มน้ำ
ส่วนเกี่ยวข้องต่อการลดอัตราการไหลซึมของน้ำลงไปในดินอีกด้วย ดังนั้นเมื่อมีฝนตกเป็นระยะเวลานาน ๆ แล้ว ย่อมจะเกิดน้ำท่าได้มากเช่นกัน แม้ว่าอัตราความเข้มของฝนที่ตกในเขตพื้นที่ลุ่มน้ำอยู่ในเกณฑ์ปานกลางก็ตาม
2.3 การแผ่กระจายของฝนที่ตกในบริเวณพื้นที่ลุ่มน้ำ สภาพฝนที่ตกแผ่กระจายสม่ำเสมอตลอดทั่วพื้นที่ลุ่มน้ำ จะทำให้เกิดน้ำท่าไหลมาจำนวนมาก สำหรับลุ่มน้ำขนาดใหญ่การเกิดน้ำท่วมมักจะเนื่องมาจากฝนธรรมดา ที่ตกครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของลุ่มน้ำมากกว่าฝนตกหนึกแต่ตกไม่แผ่กระจายไปตลอดทั้งพื้นที่ลุ่มน้ำ
3. ลักษณะและส่วนประกอบของพื้นที่ลุ่มน้ำ ลักษณะรูปร่างของพื้นที่ลุ่มน้ำ ซึ่งได้แก่ ความยาว และความกว้างของพื้นที่ลุ่มน้ำโดยเฉลี่ย ระดับความสูง และความลาดชันของพื้นที่ในเขตลุ่มน้ำ ชนิดของดิน สภาพพืชที่ปกคลุมพื้นที่ ความชุ่มชื้นของดินก่อนฝนตก ตลอดจนแนวทิศทางของพื้นที่ลุ่มน้ำ ฯลฯ ต่างก็เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการเกิดจำนวนน้ำท่าไหลบนผิวดินลงสู่ลำน้ำต่าง ๆ แหล่งน้ำจืดตามธรรมชาติ
