以水户藩第二代藩主德川光国主持编修的《大日本史》，成为水户学形成的起点。水户学有前期水户学和后期水户学之分。前期水户学派以修史为中心；后期水户学以水户藩第九代藩主德川齐昭的弘道馆为中心，向政教学方向发展。后期水户学为幕末时期的尊王攘夷运动提供了思想基础。

水户学是幕末的重要思潮之一，因形成于水户藩而得名。在之前的武家社会里，将军所把持的幕政向来与京都的宫廷保持着审慎的距离，对天皇及其近臣们也持警惕与监视的态度。在这一点上，水户藩则是一个例外，其尊皇之心由来已久。在德川幕府的幕藩体制中，水户藩虽是属于亲藩，但藩主赖房（1603—1661）身为将军家康（1542—1610）之子，对皇室却怀着极为尊敬之心。一般来说，水户学被分为前、后期，前期主要以《大日本史》为中心，体现为水户史学；后期则转为以《弘道馆记》为中心的水户政教学，倡导“明伦正名”。两个时期的侧重点虽各有不同，但一以贯之的都是尊皇勤王的思想。

水户史学源于第二代藩主德川光圀（1628—1700）的修史。德川光圀被尊称为水户义公，他专门成立了编纂机构“彰考馆”，代表作就是在幕末影响巨大的《大日本史》。《大日本史》是一部以天皇统治正统论为中心的纪传体史书，内容从传说中的神武天皇开始一直到南北朝结束。在被德川光圀奉为座上宾的朱舜水（1600—1682）的影响下，这部史书体现了浓厚的名分思想，成为尊皇思想的重要推动力量。此书在明治时期才得以全部完成，但是，德川光圀开创的“大日本史”史学却在幕末的社会思潮中影响深远。这部史书不同于官方修史，有不少创新之处，其中有两点尤其引起时人的关注。第一，削去了《本朝通鉴》所记载的日本人是来自中国吴泰伯之后的说法，更加明确了日本天皇血统的纯粹性。对于这样一种将外来文化作为自身文化起源的思想，德川光圀进行了修正。第二，将南北朝时期实力薄弱却拥有神器的南朝奉为正位，将由室町幕府将军扶持且势力强大的北朝定为闰位。德川光圀从编史的角度，确认了由“神之代”转向“君之代”的天皇统治具有无可辩驳的正统性，显示出了大义名分论为中心的尊皇史观。后来，明治天皇也承袭了他的这一观点，正式确认南朝天皇为正统，北朝天皇则只保留名号。

进入幕府后期，藩政的主持者们已不仅仅局限于编撰史书，还在藩内积极培养勤王志士，将尊皇思想付诸实践。1841年（天保二年），水户藩建立了藩校“弘道馆”。藩主德川齐昭亲自题写了《弘道馆记》，确立了教育纲领。纲领中表示，要“奉神州之道，资西土之教，忠孝无二、文武不岐”，号召“尊王攘夷，允武允文，以开太平之基”，即神儒合一，“扶翼皇运”。同时，弘道馆还树立御雷神，建造孔子庙，提倡神儒调和。弘道馆是幕末最大的勤王学校，进入这所藩校的藩士受其指导思想的教化熏陶，大多倾向倒幕，立志忠诚勤王。

朱舜水与日本水户学派的成立有很深的渊源。水户藩主德川光圀受朱舜水源自中国浙东学派重史学风的影响,于1672年设置修史处彰考馆,编纂《大日本史》,由朱舜水的学生安积觉担任主编,水户学就是在编纂《大日本史》过程中形成的学派。朱舜水强调忠义精神,尊奉正朔。水户学发扬了朱舜水的史学思想,以朱子学大义名分论为中心,同时吸收了日本国学和神道教的因素,逐渐形成了尊王抑藩、统一国家、忠君爱国的观念,成为倒幕运动以及明治维新的重要理论来源。