按天然水的化學成分及其組成比例等所劃分的類別。水體是地表物質迴圈過程中的重要介質，在與地表接觸之後，可以溶解巖石、土壤和大氣中的一些離子、生物有機質和氣體物質。因此，天然水的化學組成及其時空分佈與所處的地形、氣候、水文、生物條件和人類活動等有密切的聯繫，是表生地球化學過程中的一個函數。
天然水的地球化學分類方法很多，主要有按水的礦化度分類；按溶解於水中的氣體成分分類；按水中優勢離子和離子間的比例關係分類。後一種分類是最為為常用的。另外，有些分類還考慮瞭水中的有機物質、微量化學元素、水的氧化還原電位(Eh)和酸堿度(pH)，以及水的生成環境和地球化學過程而劃分出類型。
①按照水的礦化度（離子總量）整數值可將天然水分為:淡水、微咸水、具有海水含鹽度的水和鹽水4種類型（見表）。這是最簡單的分類方法，隻反映天然水的一般特點，而不反映離子間的組成關系和氣體含量。
天然水按礦化度（離子總量）的分類
②溶解於水中的 O2、CO2、H2S、CH4等氣體對元素遷移的後生地球化學過程影響很大，在許多情況下可以起決定作用。按溶解於水中的氣體成分可將天然水劃分為：氧化水、潛育水和硫化氫水3種基本類型。ⓐ氧化水。包括含有自由氧或其他強氧化劑的大部分地表水、土壤水和部分地下水。ⓑ潛育水。不含或幾乎不含自由氧或H2S，能還原Fe3+成Fe2+，同時含有CO2CH4或其他碳氫化合物。許多潛水、層間水，以及沼澤水都屬於這一類型。ⓒ硫化氫水。含有H2S與H2S衍生物──HS-、S2-。這類水對於Fe和Cu等元素的遷移是不利的。這三種類型，都可以根據礦化度和陰離子組成作進一步劃分。
③按水中優勢陰離子可將天然水劃分為：重碳酸鹽水、硫酸鹽水和氯化物水3類。每類按優勢陽離子劃分出鈣質、鎂質和鈉質3組，每組又按離子毫克當量數之間的比例分出4個型。這種分類將天然水劃分成27種類型，並用簡略的符號表示（見圖）。化學元素符號 C、S、Cl表示類，Ca、Mg、Na表示組，羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示型。例如，C吪表示重碳酸鹽類鈣組Ⅱ型水。
按優勢離子和離子毫克當數量之間的比例的天然水分類
Ⅰ型水的特點是HCO3->Ca2++Mg2+，主要為低礦化度水，是由含有大量Na+和K+的火成巖淋溶或離子交換作用形成的。
Ⅱ型水的特點是HCO3-＜Ca2++Mg2+＜HCO3-+SO42-，主要是由水與沉積巖和火成巖的風化產物作用後混雜在一起而形成的，大部分低礦化度和中礦化度的河水、湖水和地下水屬此型。
Ⅲ型水的特點是HCO3-+SO42-＜Ca2++Mg2+，或Cl-＞Na+，這種水的成因復雜，礦化度很高的海洋水、湖水或地下水多屬這一型。
Ⅳ型水的特點是HCO3-=O，是一種酸性水，沼澤水和某些礦井水屬此型。
按優勢離子和離子毫克當量數之間的比例的分類方法雖然沒有考慮水中的有機物質，但可以在不同層次上反映出天然狀態下表生地球化學的發展階段。隨著天然水礦化度的增高，水質由矽酸鹽-重碳酸鹽水向硫酸鹽-重碳酸鹽水，再向氯化物-硫酸鹽水和硫酸鹽-氯化物水逐漸變化的趨勢，從而能夠比較充分地體現出天然水對地表物質的淋溶累積過程和地帶性的地球化學特征。
劃分天然水的地球化學類型，對於研究水文地球化學過程、水的工業利用、農業灌溉、水產養殖和人畜飲用都有重要意義。