Sumariamente, as duas abordagens se diferem na natureza do processo hidrológico. Na hidrologia determinística, ou paramétrica, não há incertezas no processo hidrológico e ele é integralmente modelado por leis físicas/químicas/biológicas. Do outro lado, a abordagem estocástica considera que o processo tem uma componente aleatória que permite fazer uso da teoria da probabilidade. Geralmente os processos hidrológicos são retratados por uma mistura das duas abordagens. Exemplo, regressão linear abaixo:

y = ax + b + resíduo, resíduo~ Normal(mu, sigma)

Parte do modelo tem sua parcela determinística tratada por uma relação física entre a variável explicativa x e a variável dependente y. O resíduo, por outro lado, é uma componente aleatória que nesse exemplo segue uma distribuição normal.