A poluição da água pode se dar através de 4 fatores principais: (1) os agrotóxicos utilizados nas lavouras comerciais (2) os metais pesados provenientes de dejetos industriais, como o chumbo e o mercúrio; (3) agentes infecciosos como vírus, bactérias e protozoários e (4) material radioativo.
As doenças causadas por (1) são as doenças de pele, como dermatites, do aparelho digestivo e o câncer; por (2) são as intoxicações por metais pesados, como o saturnismo, causado pelo excesso de chumbo na água. Em humanos, essa intoxicação pode levar a quadro clínico evidente ou a alterações bioquímicas mais sutis. Os sintomas mais comuns são dores abdominais severas, úlceras orais, constipação, parestesias de mãos e pés e a sensação de gosto metálico. O exame físico pode demonstrar a presença de uma linha de depósito de chumbo na gengiva e neuropatia periférica. Outras alterações incluem anemia (por porfiria secundária e inibição da medula óssea), disfunção renal, hepatite e encefalopatia (com alterações de comportamento, redução no QI).
Já o envenenamento por mercúrio, também chamado mercurialismo ou hidrargirismo, causa lesões ao sistema nervoso central, sistema endócrino (glândulas), rins e outros órgãos, e afeta de forma adversa a boca, as gengivas e os dentes. A exposição por longos períodos de tempo ou a exposição aguda ao vapor de mercúrio pode resultar em dano ao cérebro e morte. O mercúrio e seus compostos são particularmente tóxicos aos fetos e às crianças. Mulheres que estiveram expostas ao mercúrio durante a gravidez deram à luz crianças com sérios defeitos de nascimento (e.g., doença de Minamata). O envenenamento por mercúrio é muito comum em áreas de garimpo, pois os garimpeiros utilizam o mercúrio para deparar o ouro da terra, e o mercúrio vai contaminar as águas.
As principais doenças causadas por (3) são a leptospirose, quando a água tem contato com a urina de ratos; as hepatites, principalmente do tipo A; a febre tifóide; as diarréias infecciosas; cólera e esquistossomose.
As doenças causadas por (4) ocorrem quando a água potável é contaminada por elementos radioativos, como ocorreu no recente acidente nuclear em Fukushima, no Japão; a principal delas é o câncer da tireóide, causado pelo isótopo radioativo do iodo, que se acumula nessa glândula; o césio 137 que se acumula nos músculos, podendo também causar o câncer; e o estrôncio 90, que se acumula nos ossos causando o câncer ósseo e as leucemias..