Poluarea se produce atunci cand, in urma introducerii unor substante determinate – solide, lichide, gazoase, radioactive – apele sufera modificari fizice, chimice sau biologice, susceptibile de a le face improprii sau periculoase pentru sanatatea publica, pentru viata acvatica, pentru pescuitul industrial, pentru industrie si turism.
Poluarea apei datorita agentilor biologici (microorganisme si materii organice fermentescibile) duce la o contaminare puternica, bacteriologica a apei, care are drept urmare raspandirea unor afectiuni cum sunt colibacilozele sau hepatitele vitale, febra tifoida. La aceasta categorie de poluare, pe langa apele uzate urbane pot participa in mare masura industriile alimentare, industria hartiei. Se considera, de exemplu, ca o fabrica de hartie de dimensiuni mijlocii echivaleaza, in ceea ce priveste poluarea, cu un oras de 500.000 de locuitori. Nu mai putin periculoase, sunt apele uzate provenite de la cresterea animalelor in marile complexe agroindustriale, caracterizate de o foarte mare concentrare a animalelor pe spatii inchise, foarte restranse.
Poluarea chimica rezulta din deversarea in ape a diversilor compusi ca : nitrati, fosfati si alte substante folosite in agricultura, a unor reziduuri si deseuri provenite din industrie sau din activitati care contin plumb, cupru, zinc, crom, nichel, mercur sau cadmiu. Dealtfel, poluarea apelor cu nitrati si fosfati a devenit tot mai ingrijoratoare in ultimul timp, mai ales in tarile cu agricultura dezvoltata si industrializate. Excesul de ingrasaminte cu azot in sol sau din alte surse poate face ca o parte din nitrati si nitriti sa treaca in apa freatica in cantitati mari. Consumul de apa cu concentratie mare de nitrati poate duce la "boala albastra" a copiilor - methemoglobinemie. O cauza principala a poluarii apelor o constituie hidrocarburile - prezente in toate fluviile lumii - ca unul din efectele civilizatiei moderne.
Poluarea apei cu substante organice de sinteza este datorata in principal, detergentilor si pesticidelor. In S.U.A., de exemplu, s-a evaluat la 13,1 % proportia de dermatoze (afectiuni ale pielii) provocate de detergenti. La fel de mare este si gradul de poluare a apelor cu PCB (policlorobifenili), care se utilizeaza foarte mult in industria materialelor plastice sau care apar datorita intrebuintarii in orezarii a octoclordifenilului. Pe langa aceste substante, mai participa nenumarate alte substante organice de sinteza, cum sunt fenolii in apele continentale.
Poluarea apei datorita agentilor fizici apare ca urmare a evacuarii in apa a materialelor solide, minerale, insolubile, cum este de pilda deversarea in cursurile de apa a reziduurilor de la exploatarea carierelor sau minelor. In aceasta categorie intra si poluarea termica a apei. Poluarea termica este cauzata de deversarile apelor de racire care provin din industrie si de la unele centrale termice si nucleare . Insa, ridicarea temperaturii apei ,ca urmare a acestor deversari, poate duce la modificari intolerabile pentru cea mai mare parte a speciilor animale si vegetale din zonele respective. De asemenea, sunt accelerate fenomenele de descompunere bacteriana ; animalele acvatice sufera pentru ca temperaturile superioare maresc intensitatea metabolismului. Toate acestea determina asa-numita 'poluare termica'.
O problema speciala o reprezinta poluarea radioactiva a apelor care poate sa apara in urma unor caderi de materiale radioactive din atmosfera sau, mai ales, ca urmare a incorectei degajari a reziduurilor radioactive lichide sau solide de la industriile care folosesc energie atomica sau de la cercetarile nucleare.