分析水污染可以從幾大方面進(jìn)行：物理的、化學(xué)的和生物的。大多數(shù)需要搜集樣本，進(jìn)行專業(yè)分析測試。一些方式可以無需樣本現(xiàn)場進(jìn)行，如溫度。 

對水樣本進(jìn)行物理或化學(xué)測試有許多方法，可根據(jù)精準(zhǔn)要求和污染物特征選用。許多污染時間與時間緊密相連，特別是雨季來臨時。由此，匆忙搜集的樣本常常不足以確定污染水平。在搜集這類數(shù)據(jù)時，科學(xué)家常常使用自動取樣機(jī)定時取樣。 生物樣本測驗要從水體搜集動植物資料。根據(jù)測試種類要求，生物體可能會在測量后放回水體，或通過生物檢定法進(jìn)行解剖來確定毒性。 

化學(xué)測試：水樣本也會用到分析化學(xué)來檢驗。許多現(xiàn)成的測試方式可以用于檢驗有機(jī)和無機(jī)化合物。常用的方式包括檢驗pH值、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營養(yǎng)素（硝酸鹽和磷化合物）、金屬（包括銅、鋅、鎘、鉛和汞）、油、總石油烴含量和農(nóng)藥等。 

生物測試 ：生物測試包括利用動植物和微生物作為指標(biāo)來監(jiān)控水域生態(tài)系統(tǒng)健康。這些生物的功能、數(shù)量和狀況可以揭示生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的現(xiàn)狀。例如，橈腳類和其它小型水生甲殼亞門可以作為生態(tài)指標(biāo)。觀察這些生物的變化（如生化、生理或行為）可以反映出它們所處的生態(tài)系統(tǒng)中的問題。 

水質(zhì)污染的治理 ： 

在清理廢水上，根據(jù)類型和污穢的程度，有許多方法可以使用。大多數(shù)的廢水可以在工業(yè)規(guī)模的廢水處理場中處理，其中會使用包括物理式、化學(xué)式還有生物式的處理程序。然而，化糞池與其他污水就地處理設(shè)施（OSSF）普遍在鄉(xiāng)下地區(qū)被廣為使用，這其中包括了美國四分之一以上的家庭。最重要的好氧性處理系統(tǒng)是活性污泥法，這個方法必須維持并再循環(huán)可以減少廢水中有機(jī)物的微生物總量。厭氧性的處理方法廣泛的被應(yīng)用在工業(yè)廢水與生物污泥的處理上。一些廢水可以高度凈化過后而回收成為中水。生態(tài)學(xué)取向的廢水處理方式，像是使用蘆葦床處理系統(tǒng)（RBTS）的人工濕地是可能可以采取的方式?，F(xiàn)代的處理系統(tǒng)包括由首先是微孔濾膜法（或是Micro filtration，MF）或合成透析膜（synthetic membranes）過濾的三重處理過程。經(jīng)過濾膜過濾后，處理過的水和從自然水源得到的水，在飲用的水質(zhì)上無法分辨?？梢酝高^微生物的脫硝作用來移除廢水中的硝酸鹽，通常會加入小量的甲醇來防止細(xì)菌以廢水當(dāng)作碳的來源而滋生。臭氧廢水處理（Ozone Waste Water Treatment）也逐漸開始流行，這樣的系統(tǒng)需要臭氧產(chǎn)生機(jī)（Ozone Generator），利用臭氧氣泡過濾通過水槽來凈化廢水。來自于工業(yè)工廠的廢水處理是個困難而且昂貴的問題。大多數(shù)的石油煉制廠與石化廠有就地的處理設(shè)施去處理它們的廢水，故處理后廢水在排放到民用的廢水處理場或是河流、湖泊或海洋之前，水中污染物濃度必須符合當(dāng)?shù)鼗?和國家的合法標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)廢水處理：一些工業(yè)設(shè)施產(chǎn)生的廢水類似常見的生活污水，可以通過市政設(shè)施處理。另一些工廠產(chǎn)生的廢水中常見污染物含量很高（如油膩），或含毒（如重金屬、揮發(fā)性有機(jī)化合物）及其它不常見污染物（如氨），則需要特殊系統(tǒng)處理。有些工廠安裝預(yù)處理系統(tǒng)來除去有毒成分，爾后將部分處理過的廢水排入市政系統(tǒng)。產(chǎn)生大量廢水的工廠通常由自己的處理系統(tǒng)。還有一些工廠重新設(shè)計生產(chǎn)工藝，減少或消除污染物，即污染預(yù)防。 

點源廢水處理：大型牲畜和畜禽農(nóng)場，如工業(yè)化農(nóng)場，即“集中型動物飼養(yǎng)經(jīng)營”或“飼養(yǎng)場”在美國受到越來越多的政府監(jiān)管。畜禽糞便在密閉的厭氧塘里處理，爾后撒入操場。人工濕地有時被用于處理動物廢棄物。一些畜禽糞便和秸稈、堆肥一起混合后高溫處理，生成無菌松脆的肥料，改良土壤。 

回收再用：經(jīng)過處理過的廢水可利用回收作為飲用水，如新加坡；或是作為工業(yè)上的使用，如冷卻塔；或是用來作地下水補注；或是用在農(nóng)業(yè)上，像以色列70%的農(nóng)業(yè)灌溉都是用高度凈化的廢水；或是如佛羅里達(dá)的沼澤地那樣，利用處理過的廢水來進(jìn)行自然生態(tài)系的修復(fù)重建工作。