Veden pilaantumisen uskotaan aiheuttavan vain tuotantolaitoksista peräisin olevat ihmisen aiheuttamat kemikaalit. Tosiasia on, että vesien pilaantumiseen on useita syitä, joista osa on luonnollisia. Veden pilaantumisen lähteiden pääryhmät ovat: suora ja epäsuora lähde.
Myrkylliset vesieläimet
Suorat vesilähteen lähteet tulevat viemäröintijärjestelmistä, tehtaista, puhdistamoista, rahtialuksista ja veneistä, joissa pilaava aine virtaa suoraan vesimuodostumaan. Välilliset vesisaasteiden lähteet tulevat ilmakehästä, josta tulee sadevettä, tai pohjavesijärjestelmistä. Esimerkiksi kun maatiloilla käytetään kemiallisia lannoitteita ja torjunta-aineita, osa niistä imeytyy maaperään ja osa haihtuu ilmakehässä. Sateen aikana kemikaalit ovat jo osa sitä ja siitä tulee osa maaperästä valuvaa. Alusten aiheuttama pilaantuminen joutuu myös suoraan kosketukseen meren kanssa. Kuukausien ajan matkustavat lastialukset kaatavat jätevettä mereen. Öljyvuodot saastuttavat myös merta ja vaikuttavat suuresti ekosysteemiin, koska öljy kelluu vedessä ja se estää hapen ja auringonvalon. Se sisältää myös raskasmetalleja, jotka myrkyttävät vesieläimiä.
Veden pilaantumisen syyt, riippumatta siitä, johtuvatko ne suoraan vesistöihin tai epäsuorasti, luokitellaan taudinaiheuttajiksi, epäpuhtauksiksi ja lämpösaasteiksi.
Taudinaiheuttajat ovat bakteereja ja muita mikro-organismeja, jotka menestyvät ja lisääntyvät vesijärjestelmissä. Jotkut niistä ovat haitallisia lisääntyessään liikaa. Jotkut taudinaiheuttajat eivät aiheuta sairauksia, mutta ne estävät muita organismeja kukoistamasta, etenkin vesistöissä, joissa levien kasvu on epätasapainossa. Ne vaikuttavat vesiekosysteemiin aiheuttaen veden pilaantumista. Viemäröintijärjestelmät, jotka päästävät käsittelemätöntä vettä sateiden ja tulvien takia, sisältävät myös paljon taudinaiheuttajia.
Epäorgaanisiin veden epäpuhtauksiin sisältyy kemiallinen jäte
Epäpuhtaudet ovat orgaanisia tai epäorgaanisia aineita, joita ei luonnostaan löydy vesijärjestelmistä, mutta joista tulee osa sitä ihmisen tekemien toimintojen, kuten kodeista, tehtailta, puhdistamojen sivutuotteista, mukaan lukien vedenkäsittelyn sivutuotteet, seurauksena. Orgaanisia vesisaasteita ovat esimerkiksi pesuaineet, hyönteismyrkyt, bensiini ja öljy. Muita orgaanisia epäpuhtauksia ovat kasvijätteet ja puujätteet. Epäorgaanisia veden epäpuhtauksia ovat kemialliset jätteet, raskasmetallit ja kaivos- ja louhintapaikoista sekä jokirannoista peräisin olevat sedimentit. Maatalousmaan valumat lisäävät myös veden pilaantumista, varsinkin kun sade pesee torjunta-aineita puista ja viljelykasveista. On myös suuria esineitä, jotka saastuttavat vettä, kuten roskia, muovia ja hylkyjä.
Lämpösaasteet johtuvat veden lämpötilan rajusta muutoksesta ihmisten käytäntöjen vuoksi. Tämä johtuu pääasiassa tehtaista ja voimalaitoslaitoksista, jotka käyttävät vierekkäistä vesistöä koneidensa jäähdytysnesteenä. Vedestä tulee tavallista lämpimämpää, mikä ajaa kalat ja muut vesieläimet pois ja kannustaa tiettyjen vesikasvien epänormaalia kasvua. Veden lämpötilan äkillinen lasku voi sen sijaan johtua veden vapautumisesta padoista lämpimämpiin jokiin. Näitä käytäntöjä ei kuitenkaan voida välttää.
Viemäröintiä ja jätevedenpuhdistuksia tehdään veden pilaantumisen vähentämiseksi.