איכותם הכימית של המים נקבעת, בעיקרה , ע"י הגיאולוגיה של האזור האם המים עיליים, או תת-קרקעיים (מי תהום),
והמיסלע –הרכב הסלעים אשר דרכם הם מחלחלים.

מים קשים/רכים

המיסלע בישראל הינו גירי. ולפיכך, מי-התהום הם ברובם קשים: עשירים בסידן ובמגנזיום.
התכונות הבולטות המאפיינות מים קשים: טעמם יותר טוב מזה של מים רכים, והם עשויים לעכל צנרת בלתי מוגנת.
האבנית שבמים נוטה לשקוע בצנרת, והם פחות טובים לכביסה, מאחר שהסבון המוטבל בתוכם מעלה פחות קצף.
מי –התהום בקידוחי ההר יותר קשים מאלו שבקידוחי החול. קשיותם של מי הכנרת העיליים, יותר נמוכה מזו של מי-התהום.

מליחות המים

רמת המליחות של המים, אף היא מהווה מרכיב כימי חשוב. בישראל, המליחות עולה ככל שמדרימים.
המים המלוחים מדי באיזור הנגב והערבה, טעונים התפלה המרחיקה מהם את המלחים.
מידת המליחות של מי הכנרת הינה בינונית: כ- 200 מיליגרם כלורידים לליטר מים. שאיבת-יתר בחלק מאיזורי מי-התהום שברצועת החוף, גרמה למיהולם של מי-התהום במי-ים ולהמלחתם.
קידוחים רבים שהומלחו, חדלו לשמש למי-שתייה.
רמת המליחות במים המסופקים בכפר סבא כ- 100 מיליגרם כלוריד לליטר.

עכירות

מים עיליים יותר עכורים בדרך-כלל, ממי תהום. עכירותם של מי הכנרת עולה במשך רוב ימי השנה פי 2-3 על העכירות הממוצעת של מי התהום.
הגורמים לעכירותה של הכנרת הם: שטפונות של הירדן ושל נחלים אחרים הגורפים קרקע אל האגם, וכן התפתחות של אצות ויצורים זעירים שונים.

מיקרואורגניזמים

מים טבעיים מכילים תמיד כמות מסויימת של מיקרואורגניזמים, בעיקר חידקים טבעיים שמקורם בקרקע, ואין הם גורמים נזקי בריאות.
מרכיבים כמו ביוב, שפכי תעשייה ושפכי רפתות שמקורם בפעילות האדם, עשויים לגרום לחדירתם למים של מיקרואורגניזמים, אשר רבים מהם עלולים להזיק למי ששותה את המים. אלה מגיעים אל מקורות המים בעיקר דרך מי ביוב (זיהום שפכים) בלתי מטופלים.
חלק מהחידקים מועברים למים ע"י אנשים נשאי מחלות, אשר חלקם לא מודעים בכלל למחלותיהם, עקב היעדר סימפטומים חיצוניים. כדי לבלום העברת מחלות ע"י פתוגנים, יש למנוע כל אפשרות של חדירת שפכים בלתי מטופלים אל מקורות המים.
דרך נוספת להגן על המים מפני זיהומים, היא חיטויים ע"י כלור או חומרי חיטוי אחרים. נוכחותם במי-שתייה של חיידקים המהווים אינדיקטור, מעין "סימן", לאפשרות זיהום שמקורו בשפכים, נבדקת לעיתים קרובות. האינדיקטור הנפוץ ביותר הוא חידק הקוליפורם, אשר איתורו פשוט ומהיר. רוב רובם של מקורות מי-השתייה בישראל, אינם מכילים חיידקי קוליפורם.