vignette|Les détritus de type déchets ménagers sont souvent indicateurs de pollutions (métaux lourds, micro-organismes) posant des problèmes de santé publique, notamment dans les régions où les eaux de surface sont utilisées pour la boisson, la lessive, la vaisselle, se laver, faire la cuisine). vignette|Les pollutions les plus spectaculaires (par des sels de fer ici) ne sont pas toujours les plus toxiques, mais de fortes concentrations d'un produit non réputé toxique (fer, sel par exemple) peuvent faire disparaître la plupart des formes de vie. vignette|Exemple d'espèces indicatrices de très forte pollution organique de l'eau. Il s'agit de bactéries filamenteuses. En aval d'abattoirs ou de papeteries ne disposant pas d'un dispositif suffisant d’épuration des eaux, et en climat tempéré, elles comptent parmi les espèces les plus résistantes à la pollution organique (avec une petite sangsue brune, des larves de chironome et les tubifex). vignette|Les berges « sous le vent » recueillent les embruns pollués apportés par le vent, les cadavres d'animaux, les polluants solubilisés dans les corps gras du biofilm, ou absorbés par les déchets flottants ou par les végétaux (tels ici les lentilles d'eau).
Les pollutions de l'eau peuvent se présenter sous différentes formes, notamment chimique, mais aussi bactériologique ou thermique ; les eaux ou masses d'eau concernées peuvent être douces, saumâtres ou salées, souterraines ou de surface. Il peut même s'agir de la pluie ou des rosées, de neige ou de glaces polaires.
La pollution de l'eau peut aussi concerner des interfaces, comme les estuaires, les zones humides et en particulier leurs sédiments qui peuvent absorber. puis relâcher certains polluants. Les sédiments peuvent être fortement pollués et conserver les traces de pollutions anciennes (on y trouve parfois aussi de nombreux plombs de chasse et de pêche là où ces activités sont pratiquées).
La lutte contre cette pollution est d'autant plus difficile que ce qui est au fond de l'eau, ou dilué dans l'eau, est souvent invisible ; que de nombreux polluants agissent en synergies complexes ; et que certains éléments toxiques (par exemple comme le plomb) infiltrés dans le sol, ne produisent souvent leur effet qu'après un long délai. Ainsi un déversement accidentel de de tétrachlorométhane, survenu près d'Erstein en 1970 et passé presque inaperçu à l'époque, entraîna vingt ans plus tard une contamination de la nappe phréatique et d'un puits creusé sept kilomètres en aval. Les nitrates peuvent n'atteindre certaines nappes qu'après plusieurs décennies.
Dans l'Union européenne, la directive 2000/60/CE du . est le cadre pour le domaine de l’eau. Elle rappelle et renforce les orientations communautaires relatives au bon état des écosystèmes aquatiques. Son article 16 vise à renforcer la protection de l'environnement aquatique par des mesures spécifiques conçues pour réduire progressivement les rejets, émissions et pertes de substances prioritaires, et l'arrêt ou la suppression à terme des rejets, émissions et pertes de substances dangereuses prioritaires dans l'eau. Les États doivent décliner cette directive dans leur droit national.
Histoire La pollution de l'eau est sans doute aussi ancienne que la sédentarisation de l'humanité et sa première industrie (drainage acide localement millénaires, contamination des mares, puits, étangs par les excréments animaux ou humains…). Des analyses de génétique moléculaire et géochimique révèlent une grave contamination des réservoirs d'eau potable de l'ancienne ville maya de Tikal, qui ont pu être la cause de l'abandon du site au ..
Dans l'article 15 des règlements généraux de police adoptés par le Conseil supérieur de Québec de 1676.,
Le fleuve apparaissait comme un exutoire aux ressources purificatrices inépuisables; la population était peu nombreuse et disséminée tout au long des deux rives du Saint-Laurent ; la véritable menace publique à l'époque résidait dans les risques d'épidémie et d'incendie que faisait naître la présence d'ordures de toutes espèces dans les rues ; dans ces conditions, une exploitation de l'eau aussi peu respectueuse était socialement acceptée.
En France, les archives ont conservé diverses ordonnances et articles de jurisprudence qui imposent de débarrasser les cours d'eau et leurs abords d'éventuelles immondices. Cependant, la jurisprudence n'évoque pas la pollution comme raison, mais une volonté de ne pas créer de bouchons anormaux susceptibles de freiner l'eau et de créer des inondations en période de crue ou de priver certaines villes ou activités (moulins, teintureries, mégisseries…) d'eau en période d'étiageAinsi, à titre d'exemple, au début du (1737), Michel Noël cite l'article 42 des ordonne (à propos de la rivière Bièvre (affluent de la Seine) une . L'article 44 du même recueil de texte impose que le cours de la Bièvre . L'article 45 ordonne que la rivière bièvre soit (dans )..
Pollution et révolution industrielle L'industrialisation des villes ainsi que l'accroissement et la concentration des populations provoquent une pollution inégalée des cours d'eau à partir du . La machine à vapeur est l'initiatrice de cette révolution complète ; elle est l'auxiliaire indispensable des transports par terre et par mer, des arts mécaniques, miniers, métallurgiques et textiles.. Les agglomérations humaines ont une influence très marquée sur l'état d'insalubrité des cours d'eau, principalement dans les districts houillers ; l'autre cause de pollution est l'accroissement de la consommation d'eau pour les usages économiques et industriels. La question de la distribution d'eau dans les villes se trouve ainsi liée beaucoup plus intimement qu'autrefois à celle de la protection des sources et des rivières.
Partout où le combustible minéral est abondant et à bas prix, l'eau est recherchée comme agent de dissolution, de lavage à cause de son état de pureté, par des manufactures qui se sont groupées dans le voisinage des sources ou des ruisseaux, en amont des villes. Là au contraire où le combustible fait défaut, l'eau est recherchée par l'industrie comme moteur. Dans les deux cas, les usines en prenant possession des rivières pour leur approvisionnement, y rejettent leurs résidus et leurs eaux sales sans être arrêtées par la pensée que ces cours d'eau constituent souvent l'unique source d'alimentation de la contrée.
L'histoire de la corruption des rivières est la même dans tous les pays. L'eau est claire et limpide à la source ; une première usine s'établit sur les bords du ruisseau qui en découle, emploie l'eau comme moteur ou comme solvant, une seconde usine la reprend, puis une troisième Lorsque les fabriques recherchent l'eau parce qu'elle est plus pure malgré les procédés mis en œuvre pour épurer les liquides résidus de leur fabrication, elles les rejettent indistinctement à la rivière, que ces liquides contiennent ou non de l'acide chlorhydrique, de la soude, de l'arsenic et des matières organiques de toutes sortes.
Après avoir servi aux manufactures, le ruisseau qui devient assez important rencontre une ville qui y décharge à son tour, par ses égouts, les matières fécales, les eaux grises (eaux ménagères), les résidus des établissements publics tels que abattoirs, buanderies et aussi les détritus des fabrications de tous genres plus particulières aux villes. Ces résidus suivant la prédominance dans la localité de telle ou telle industrie, exercent un effet particulier sur la composition des eaux usées et par conséquent, des eaux de la rivière. Il n'est pas rare que malgré la vigilance des autorités municipales et les règlements de police, la rivière ne devienne un lieu de décharge pour les cendres, les sables, les vieux matériaux, les boues et immondices solides.
Lorsque des barrages ont été construits en vue des besoins de la navigation ou de la force hydraulique, les matières dans l'eau stagnante entrent en fermentation et les émanations gazeuses créent aux riverains une situation insupportable. Indépendamment des centres habités, les fermiers isolés se plaignent de ne pouvoir abreuver leurs bestiaux, le séjour des habitations sur les rives n'est plus possible, les propriétaires ont de la peine à trouver des locataires ou des fermiers, les terrains perdent de leur valeur
L'Angleterre est le premier pays industrialisé. Dans les districts où fonctionnent les grandes exploitations minières et métallurgiques comme le Durham, le Lancashire, le Yorkshire, le pays de Galles du Sud des millions de mètres cubes de matières solides sont jetés directement dans les rivières avoisinantes ou déposés sur leurs bords de telle sorte que les hautes eaux les entraînent, détruisent le poisson, détériorent le cours d'eau et les terres en amont sur les deux rives. Si une partie de la rivière est navigable ou pourvue d'un port à l'embouchure comme sur la Tyne à Sunderland, le dragage ou curage devient une condition essentielle d'accès dans le port sinon le commerce serait ruiné. Beaucoup de fabriques de soude jettent leurs marcs de hauts fourneaux, écoulent leurs laitiers directement dans les rivières au point de mettre les eaux en ébullition.
thumb|upright=1.3|Dessin satirique de 1828 relatif à l'eau de la Tamise intitulé Soupe de monstres communément appelée l'eau de la Tamise (Monster Soup commonly called Thames Water).