К основным методам гидробиологии относятся количественный учет различных групп населения и оценка их функциональной роли. Учет численности - численности и биомассы (суммарной массы) особей, с одной стороны
, позволяет уточнить представление о их экологии. Например, сравнивая численность особей данного вида (возраста, состояния) на различных почвах, можно видеть, какой из них и в какой степени отдается предпочтение; подобным образом можно выявить отношение особей до температуры, солености и других факторов среды. С другой стороны, определяя численность и биомассу различных групп населения, судят о структуре популяций и биоценозов, динамику их состояния, локальной изменчивости. Наконец, данные о количестве тех или иных организмов необходимы для суммарной оценки их роли в различных экосистемных процессах.
Для количественного учета водного населения используются приборы, которые погружают обычно в водоем с борта судна (дночерпачи, драги, планктонные сетки, планктоночерпачи, помпы, батометр и др..). С их помощью обловлюються определенные участки воды, почвы или других субстратов, устанавливается видовой состав, численность и биомасса организмов, найденных в пробах, с последующим перечислением на единицу площади или объема.
В ряде случаев для оценки количества организмов в водоемах используются биофизические и биохимические методы. Например, по концентрации хлорофилла или АТФ судят соответственно о количество водорослей и бактерий; по спектральному составу света, выходящий из воды (дистанционная спектроскопия) - о содержании хлорофилла. Подводные и надводные видеонаблюдения, фотографирования, эхолокация, а также визуальные наблюдения, выполненные с самолетов, подводных лодок, батискафов, с помощью аквалангов и в стационарных подводных лабораториях дополняют арсенал средств, с помощью которых определяют концентрацию и распределение водного населения, структуру популяций и гидробиоценозив. В последнее время в вышеуказанных средств прилагаемых приобретают особую перспективности наблюдения из космоса, позволяющие почти одновременно оценивать множество параметров состояния гидросферы и ее населения в целом.
Для оценки функциональной роли отдельных групп населения в экосистеме устанавливается их значение в трансформации веществ и энергии. С этой целью используются физиологические, микробиологические, биохимические, токсикологические, биофизические и многие другие методы (определение величины фотосинтеза, энергозатрат, использование пищи на рост, фильтрационной активности и др..). Современные средства математического анализа используются для создания схем, моделирующих основные биологические процессы, происходящие в экосистемах.