هناك ثلاثة مصادر رئيسية لتلوث الماء : 1- النفايات الصناعية، 2- مياه الصرف الصحي (المجاري)، 3- الكيميائيات والنفايات الزراعية.


النفايات الصناعية. تفرِّغ الصناعات في البلاد المتقدمة ملوثات عديدة مع نفايات المياه، أكثر مما تفعل أنظمة شبكة الصرف الصحي. وتحتوي نفايات المياه هذه على الكثير من المواد الكيميائية والسامة. وتُفرَّغ كميات كبيرة من هذه النفايات الكيميائية في أنظمة المياه مباشرة. وينتج أيضًا عن حرق الفحم، والنفط وأنواع الوقود الأخرى، وفي محطات توليد الطاقة، والمصانع، والسيارات أكسيد الكبريت والنيتروجين. وتسبب هذه الملوثات المطر الحمضي، الذي يسقط على الأرض ويدخل إلى مجاري المياه والبحيرات.
وربما تلوث بعض الصناعات الماء بطريقة أخرى عندما تستخدم كميات كبيرة من المياه لتبريد المعدات. وتجعل الحرارة الناتجة عن المعدات الماء ساخنا. وتستخدم محطات توليد الكهرباء غالبًا الماء لتكثيف البخار الذي يدير العنَفَات (التوربينات). وحينما يُفرغ الماء الساخن في النهر أو البحيرة، ربما يسبب التلوث الحراري الذي يمكن أن يضر بحياة النبات والحيوان.


مياه الصرف الصحي. تتكون مياه الصرف الصحي من فضلات الإنسان، والقمامة، والماء الذي استخدِم في غسل الملابس أو الاستحمام. وبحلول عام 2020م، من المحتمل أن تنتج الدول الصناعية كمية من مياه الصرف الصحي، قد تبلغ ضعفي الكمية التي كانت تنتجها في عـــــام 1990م.

ويمر معظم مياه الصرف الصحي من خلال محطات المعالجة التي تزيل الأجسام الصلبة، وتلك المواد الذائبة مثل النيتروجين، والفوسفور. ويمر بعضها خلال أحواض للتطهير قبل ترشيحها من خلال حقول الترشيح إلى الأرض. وتذهب البقية من مياه الصرف الصحي دون معالجة مباشرة إلى مجاري المياه أو المحيط.


المواد الكيميائية والنفايات الزراعية. يسري ماء المطر أو الجليد المنصهر من الأراضي الزراعية إلى مجاري المياه حاملاً معه المخصبات (السماد) الكيميائية، ومبيدات الآفات التي قد يستخدمها المزارعون على الأرض. وربما تسبب فضلات الحيوان أيضًا تلوّث الماء، وبخاصة من أماكن تغذيته في الحظائر، التي توجد بها أعداد كبيرة من الحيوانات. ولا تتوزع فضلات الماشية والخنازير والأغنام التي تُسمَّن في الحظائر على المراعي واسعة الانتشار. وبدلا من ذلك تسري كميات كبيرة من فضلاتها إلى مجاري المياه القريبة. وربما تتلوث المياه التي تستخدم للري أيضًا بالأملاح، ومبيدات الآفات، والمواد الكيميائية السامة، التي تأتي من على سطح التربة قبل أن تنساب ثانية إلى الأرض.