Đây là hướng nghiên cứu và cảnh báo lũ lụt hiện đại và trực quan, xuất hiện khá phổ biến từ cuối những năm 70, đầu những năm 80 sau khi viễn thám vệ tinh ra đời và đặc biệt là có sự trợ giúp của hệ thông tin địa lý GIS.
Đặc điểm của ảnh viễn thám là cho phép thu nhận đồng thời đặc điểm của các đối tượng trên một diện tích rộng lớn tại thời điểm bay chụp. Việc chiết xuất các lớp thông tin liên quan đến lũ lụt từ ảnh có thể giúp các nhà nghiên cứu thành lập được bản đồ hiện trạng lũ lụt hay đặc điểm của vùng ngập lụt ở các thời điểm khác nhau một cách thuận lợi và kinh tế. Từ những tấm ảnh hiện trạng ở những thời điểm khác nhau của cùng một khu vực, cho phép người sử dụng có thể so sánh được những thay đổi của các đối tượng theo thời gian, cùng với sự trợ giúp của các phần mềm GIS trong phân tích, tính toán các dữ liệu không gian và liên kết các dữ liệu viễn thám với mô hình số độ cao thể đưa ra những nhận định về các khu vực nhạy cảm lũ lụt và những vùng có nguy cơ tai biến.
Ảnh máy bay, ngoài ưu điểm có tỷ lệ lớn, người sử dụng còn có thể thu được những tấm ảnh chụp liên tục trong suốt thời gian diễn ra lũ, từ thời điểm bắt đầu xuất hiện lũ, trong thời gian lũ diễn ra, khi lũ rút và cả sau khi lũ, đó là những tài liệu quý giá trong việc theo dõi và nghiên cứu diễn biến của lũ lụt. Tuy nhiên, như ở Việt Nam cho đến hiện nay, để có trong tay những tài liệu như vậy là rất khó, thậm chí là những tấm ảnh chụp hiện trạng sau khi xảy ra lũ. Điều này một phần do cách quản lý, điều quan trọng là kinh phí phải chi quá cao cho mỗi lần bay chụp.
Cùng với ảnh hàng không, công nghệ bay chụp ảnh vệ tinh cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ và đạt được những thành tựu to lớn. Ra đời vào những năm đầu của thập kỷ 70, ảnh vệ tinh thực sự là một ứng dụng thành công của một loại ảnh viễn thám mới, thêm vào đó là khả năng tiếp cận dữ liệu số trong phương pháp phân tích và hiển thị ảnh. Cho đến nay đã có hàng nghìn vệ tinh bay chụp đã được phóng lên quỹ đạo Trái Đất với những mục đích khác nhau: các vệ tinh quan sát Trái Đất, các vệ tinh theo dõi tài nguyên – môi trường, các vệ tinh theo dõi biến đổi khí hậu toàn cầu, các vệ tinh phục vụ mục đích quân sự, ... trong đó ảnh của các vệ tinh LANDSAT, SPOT và RADARSAT thường được sử dụng nhất trong nghiên cứu lũ lụt ở quy mô vùng, ở quy mô lớn hơn có ảnh NOAA, MOS-1 hay MESSR... Một trong những tấm bản đồ lũ lụt được điều vẽ từ ảnh vệ tinh đầu tiên là bản đồ phân bố diện ngập lũ của sông San-Kan Ho ở phía nam Beijing, Trung Quốc vào tháng 3 năm 1975 có tỷ lệ rất nhỏ 1: 500000.
Điểm hạn chế của ảnh vệ tinh trong nghiên cứu lũ lụt không phải là ở độ phân giải của ảnh, cũng không phải của độ cao bay chụp, mà là thời gian chụp lặp của vệ tinh, ví dụ thời gian chụp lặp của vệ tinh Landsat MSS là 18 ngày (tức là phải sau 18 ngày mới có thể nhận thêm được một cảnh chụp cùng vị trí đã chụp lần trước), của Landsat TM là 16 ngày, còn của SPOT là 26 ngày. Một điểm hạn chế nữa là vào thời điểm có lũ thời tiết thường xấu và nhiều mây, ảnh hưởng tới chất lượng của ảnh chụp. Sự ra đời của vệ tinh RADARSAT (Canada) năm 1989 đã khắc phục được những mặt hạn chế này của ảnh vệ tinh. Nhờ các anten thu phát sóng chủ động ở các dải sóng dài nên các
vệ tinh RADARSAT có thể chụp được cả ảnh vào ban đêm, trong cả thời tiết xấu, và có thể thu được ảnh từng ngày từng giờ về biến động của lũ lụt trên một vùng nào đó. Nhờ vậy có thể quan trắc được diễn biến của lũ lụt, làm cơ sở cho công tác cảnh báo chúng.
Để khắc phục nhược điểm nói trên của ảnh viễn thám có thể kết hợp chúng với các phương pháp khác như: Sử dụng công nghệ GIS để xây dựng mô hình số độ cao từ ảnh vệ tinh hoặc bản đồ địa hình để mô phỏng địa hình, xác định các dấu vết ngập lụt ngoài thực địa trên mô hình số độ cao hoặc ảnh ngập lụt ở một thời điểm nào đó kết hợp mô hình số độ cao để xây dựng các kịch bản ngập lụt khác nhau.
Luận văn đã áp dụng phương pháp này để thành lập bản đồ ngập lụt và đánh giá thiệt hại do ngập lụt một số khu vực tỉnh Quảng Nam.