水在環境作用下所表現出來的綜合特徵，即水的物理性質和化學成分。自然界中的水，是由各種物質（溶解性和非溶解性物質）所組成的極其複雜的綜合體。水中含有的溶解物質，直接影響天然水的許多性質，使水質有優劣之分。
水中含有的物質種類很多，有溶解於水中的 O2、N2、CO2、H2S氣體，Cl-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-和SO42-等離子；有Br、I、F等微量元素；有含量極少的 Ra、Rn等放射性元素；還有大部分呈膠體狀態的有機物以及懸浮固態顆粒。它們隨環境條件的不同，含量也不同。各種水體的水質是不相同的。
一般說，河水的成分取決於流經地區的巖土類型以及補給源。雨水補給的河流礦化度一般較低，融雪補給的略高，地下水補給的最高。世界上除內陸、雨量較少地區的河流為強或高礦化度水以外，大多數河流都為中等礦化度水。河水中主要離子的含量多為Ca2+＞Na+，HCO3->SO42->Cl-。中國有不少河流的河水中Na+＞Ca2+。
湖水的化學成分比河水簡單，但與生物活動有關的元素和化合物，濃度變化較大。在自然情況下，由於氣候的變化或長期鹽分平衡發生變化，會引起湖水性質發生改變。淡水湖或低度鹽水湖的基本離子，大多為Ca2+＞Na+，HCO3->SO42->Cl-的類型；而高度咸水湖的特征則主要為Cl-＞HCO3-。
地下水中溶解的物質比河水多，而且往往混合程度弱，不如地表水均勻。地下水多呈現弱酸性、中性、弱堿性反應，pH值一般變化於5～9之間。地下水的含鹽量一般隨深度而增大，離子組成從低礦化度的淡水類型轉化為高礦化度的咸水類型，中國各盆地地下水化學成分從淺處到深處，礦化度逐漸增高，水化學類型由重碳酸鹽型過渡為硫酸鹽型及氯化物型。
海水的化學組成異常復雜，溶解在海水中的化學元素絕大部分呈離子狀態存在。由於海水體積大，又能很好混合，局部條件對海洋整體影響較小，因而主要離子含量有一固定程序，各種離子間數量比例關系較為恒定。雖然現代海水平均含鹽量大體一致，但不同海區、不同深度有所差異。
不同的用途，對水質的要求也不相同。飲用水的水質要求較高，對水的物理性質、總礦化度、總硬度、細菌和有害物質的含量等都有較嚴格的規定（見彩圖）。各種工業對水質的要求也不一樣，如紡織工業不能用硬水；造紙工業忌用含鐵量過多的水；平爐或高爐的冷卻水若有大量懸浮物會堵塞冷凝器；蒸汽鍋爐使用硬水會產生鍋垢。灌溉用水要求水溫與土溫接近，水質含鹽量應低於臨界礦化度。如水中可溶鹽類增加，會引起土壤鹽分的累積，引起土壤鹽漬化。
中國地下水硬度圖
大型水工建築，給水質研究提出瞭一系列的新問題，如對水庫、運河、被改造後的河流的水質及化學動態的預測等。此外，水質研究對醫學(如地方病的防治)、礦業等都有重要價值。隨著經濟的發展，天然水遭污染，水質變壞，對人類健康及水生生物造成嚴重危害，已引起世界各國政府的高度重視。