التلوَّث الحراري إفساد البيئة المائية عند صب مخلفات المياه الحارة في الأنهار، أو البحيرات، أو البحار، أو أي جسم مائي آخر. تعمل هذه المخلفات المائية الحارة على رفع درجة حرارة الجسم المائي فوق مستواها العادي، وبذلك يمكن أن تؤذي الحيوانات والنباتات التي تعيش في الماء. فالمياه الدافئة قد تعوق نمو وتكاثر الأسماك، وتؤثر على مواردها الغذائية. وفي بعض الأحوال، قد تموت الأسماك، بسبب الارتفاع المفاجئ والسريع في درجة الحرارة، الناتج عن صب مخلفات المياه الحارة.

والمصادر الرئيسية للتلوث الحراري هي المصانع ومحطات توليد الطاقة، التي تستخدم الماء في تبريد المعدات أو تسخينها لإنتاج البخار. وقد سنت الكثير من البلدان قوانين للسيطرة على مخلفات المياه التي تصبها هذه المرافق. وتحاول الكثير من المصانع ومحطات توليد الطاقة تقليل التلوث الحراري، بتبريد المخلفات المائية في أبراج تبريد قبل التخلص منها، وبهذا تجعل الحرارة تنطلق إلى الهواء. كذلك فإن المصانع يمكنها تقليل التلوث الحراري، بصب الماء الحار في أماكن متفرقة، من أجل منع الارتفاع الخطير في درجة الحرارة في مكان واحد.