Vesitunneli on hyvin samanlainen kuin tuulitunneli, paitsi että sen sijaan käytetään ilmaa tunnelin sisällä, vaan käytetään vettä. Se on kokeellinen laitos, jota käytetään kokeilemaan ja testaamaan vesitunnelin läpi virtaavien vedenalaisten esineiden sekä niihin sijoitettujen esineiden hydrodynamiikkaa. Vaikka ne eivät olekaan niin kehittyneitä kuin nykyään, jotkut vesitunnelien muodot ovat olleet miesten käytössä vuosisatojen ajan. Näiden tunneleiden merkitys on äskettäin saanut tunnustusta, ja niistä on tulossa yhä hyödyllisempiä monin eri tavoin, kuten laivanrakennuksen parantamisessa.
Tuulitunnelit pystyvät tarjoamaan asiantuntijoille valtavan määrän tutkimusmahdollisuuksia, mutta toisinaan tuulen käyttö ei edistä kokeiltavaa materiaalia. Usein sen sijaan voidaan käyttää vesitunnelia, koska se pystyy paremmin suorittamaan kolmiulotteisia kokeita. Tämä johtuu siitä, että veden virtaus mahdollistaa useampien visuaalisten toimenpiteiden käytön, esimerkiksi elintarvikeväri voidaan helposti jäljittää veden läpi, samoin kuin erilaiset muut väriaineet. Nämä tunnelit tarjoavat myös parempaa tutkimusta tyypillisesti vedessä olevista esineistä, kuten aluksista ja meren elämästä.
Vesitunnelit voivat vaihdella suuresti sen mukaan, mihin tutkimukseen ne on tarkoitettu. Kuinka nopea veden virtaus sen sisällä on tärkeä muuttuja kaikissa tutkimuksissa. Virtausta ohjataan suoraan pumpuilla, jotka sallivat veden virtaamisen millä tahansa nopeudella ja pysäytetään tarvittaessa. Toisin kuin tuulitunnelit, vesitunnelit ovat paineettomia sisältä ja helpottavat pääsyä sinne. Näin tutkijat pääsevät helposti vesitunnelin testausosaan ja pääsevät ympäristöön, jossa he voivat suorittaa tutkimuksiaan.
Näillä tunneleilla on myös tärkeä rooli laivanrakennuksessa. Niitä käytetään testaamaan, kuinka eri tyyppisten alusten potkurit toimivat. Tämän tyyppistä vesitunnelien testausmallia kutsutaan kavitaatiotunneliksi, ja sitä käytetään eri alusten paineen vaihtelun, kertyneen eroosion ja kavitaatiomelun testaamiseen. Kyky hallita veden nopeutta tunnelin sisällä mahdollistaa näiden potkurien kokeilun eri vesinopeuksilla. Tämä testaus antaa laivanrakennukseen osallistuville mahdollisuuden testata aluksen eri osia ennen lopullisen tuotteen valmistumista.