L'inquinamento delle acque è un fenomeno diffuso e in buona parte legato all'uso di concimi chimici e diserbanti. Le principali forme di inquinamento idrico, eutrofizzazione e degrado qualitativo, dipendono essenzialmente dall'uso dei nutrienti in agricoltura, primi fra tutti: fosforo e azoto.
Un'altra importante causa di inquinamento deriva dall'uso dei fitofarmaci, i cui residui sono tossici e permangono a lungo nell'ambiente.
I processi fisici che portano alla contaminazione delle acque sono diversi, in particolare il ruscellamento delle acque verso i corpi idrici superficiali e la lisciviazione nelle falde al di sotto dei terreni agricoli. Il grado di inquinamento dipende dalle caratteristiche del sistema agro-ambientale, cioè dagli ordinamenti colturali, dalle tecniche adottate, dal tipo di suoli e di corpi idrici. Per quanto riguarda l'inquinamento da azoto e fosforo di origine agricola, i maggiori e più estesi problemi si riscontrano nel Nord del Paese, mentre nel Sud sono limitati solo ad alcuni bacini. La presenza di questi inquinanti deriva, dalla concimazione con fertilizzanti di sintesi e dallo spandimento di liquami zootecnici. Anche per quanto riguarda l'inquinamento da fitofarmaci, i problemi maggiori sono localizzati nel Nord Italia.
Un altro problema per la qualità delle acque è quello della salinizzazione delle acque sotterranee, fenomeno diffuso lungo tutte le coste del Paese con situazioni conclamate in Toscana, Liguria e Puglia, e dovuto principalmente all'eccessivo prelievo attraverso pozzi, ma anche all'apporto di fertilizzanti minerali.