Muchos de los compuestos químicos son considerados contaminantes, desde simples iones inorgánicos hasta complejas moléculas orgánicas. Los contaminantes del agua se dividen en varias clases, cada clase de contaminante tiene sus maneras específicas de introducirse en el medio ambiente y sus peligros específicos. Todas incluyen contaminantes importantes y son conocidos por muchas personas, debido a sus diversos efectos sobre la salud.

Una de esta clase es la contaminación por compuestos orgánicos, estos son compuestos formados por enlaces largos, generalmente de carbono. Muchos compuestos orgánicos son tejidos básicos de los organismos vivos. Las moléculas formadas por carbono y por carbono e hidrógeno son apolares y no son solubles en agua o son poco solubles en agua. Tienen de poca a ninguna carga eléctrica. 

Algunos de los contaminantes orgánicos normalmente encontrados son los hidrocarburos, PBC´s, insecticidas, detergentes, fertilizantes, entre otros. Estos se introducen al ambiente, de forma específica, mediante los vertidos de aguas residuales, que representan una importante fuente global de contaminación. Los residuos domésticos e industriales son vertidos en las aguas superficiales a través de los sistemas de alcantarillado. En algunos casos los residuos industriales son vertidos directamente en las aguas superficiales. La calidad de las aguas residuales que se vierten al agua depende de los contaminantes que contenga y del tratamiento al que haya sido sometida el agua residual antes de ponerse en contacto con las aguas superficiales.

Los contaminantes pueden encontrarse en el agua en diferentes estados. Pueden estar disueltos o en suspensión, lo que significa que se encuentran en forma de gotas o de partículas. Todos los estados de los contaminantes pueden desplazarse grandes distancias en el agua de muchas maneras diferentes. El material particulado puede caer al fondo de los cauces y lagos o ascender a la superficie, dependiendo de su densidad. Esto significa que mayormente permanece en la misma posición cuando el agua no fluye deprisa. En los ríos, los contaminantes normalmente viajan grandes distancias. La distancia que viaja depende de la estabilidad y el estado físico del contaminante y de la velocidad del flujo del río. Los contaminantes viajan mayores distancias cuando están disueltos en un río de flujo rápido. Es por esto que, en algunas zonas, al medir mediante TOC (Carbono orgánico total) las concentraciones en un lugar son entonces generalmente bajas, pero el contaminante puede ser detectado en muchos más sitios que si no hubiera sido transportado tan fácilmente.

Cuando la contaminación entra en el cuerpo de un organismo provoca una serie de cambios. Estos cambios pueden o no servir para proteger al organismo contra efectos dañinos. La primera respuesta de un organismo contra los contaminantes es la puesta en acción de un mecanismo protector. En la mayoría de los casos estos mecanismos mantienen la destoxificación de los contaminantes, pero en algunos casos producen sustancias activas que pueden causar más daño.