Un hydrogramme unitaire synthétique conserve toutes les caractéristiques de l'hydrogramme unitaire mais ne nécessite pas de données pluviométriques-débit. Un hydrogramme unitaire synthétique est dérivé de la théorie et de l'expérience, et son objectif est de simuler la diffusion dans un bassin en estimant le décalage du bassin sur la base d'une certaine formule ou procédure. Un hydrogramme unitaire montre le changement temporel du débit, ou du débit, par unité de ruissellement. En d’autres termes, comment le débit d’un cours d’eau sera affecté au fil du temps par l’ajout d’une unité de ruissellement. L'hydrogramme unitaire est un outil utile dans le processus de prévision de l'impact des précipitations sur le débit.
Le temps de décalage du bassin, défini comme le temps écoulé entre les occurrences des centroïdes de la pluie effective et l'hydrogramme de ruissellement pluvial, est un facteur important pour déterminer le temps jusqu'au pic de l'hydrogramme unitaire et l'intensité du débit de pointe.