Z chemického hlediska existuje znečištění anorganickými látkami a organickými látkami. Nejčastějším anorganickým znečištěním jsou dusičnany NO3- a další formy výskytu dusíku – dusitany NO2- a amoniakální dusík NH4+, původem z komunálních splaškových vod a také ze zemědělství. Patří sem ale i další látky, např. těžké kovy z průmyslových výrob – nejškodlivější jsou rtuť Hg, olovo Pb, kadmium Cd, arzén As. Nejběžnějším organickým znečištěním jsou různé látky vyráběné z ropy (pohonné hmoty, oleje, rozpouštědla jako benzen a toluen, aj.). Častá jsou i průmyslová rozpouštědla na bázi chlorovaných uhlovodíků (perchloetylen, trichloretylen), a čím dál víc se dnes ve vodách objevují zbytky léčiv, pesticidů a dalších nebezpečných látek ohrožujících lidské zdraví i další živé organismy.