化学物质对饮水污染所带来的危害与微生物所造成的污染不同，其对健康的危害是潜在的，特别是蓄积性毒物和致癌物质。

化学物质大体可分为无机物污染与有机物污染。无机物污染主要是来源于工业排放，其中以重金属污染为主。有机物污染主要来源于工业污染排放与农药，化肥等农业污染。

特别是化学工业出现以后，广大农村不合理过量地使用农药化肥，致使大量农药化肥进入自然环境，使水体中有毒化学物质增加。随着化学药品特别是杀虫剂、除草剂等的使用，含有像汞、砷、氯等有毒物质的DDT、2.4-D、艾氏剂、狄氏剂等化学农药己遍及地球的各个角落。它们融解于水中，渗于土壤中，聚积于生物。据报道，生长在很多被认为无污染的地方包括两极在内的生物被检查出含有上述某些化学农药。对人类来说，连两极都不安全了，地球上还有什么地方是安全的，所有这些污染带来的是生态系统恶化和生物多样性破坏。

这些化合物在被生物分解的过程中将会被生物富集于体内，使生物体内的浓度大大升高，并通过生物链传递。许多种人工合成的有机物具有致突变、致畸变、致癌变作用和毒性，对健康产生潜在危害。

据WHO报道，已查明全世界水体中可检查出2221种化学物质，其中饮水中有害的有机污染物765种，经鉴定认为其中致癌物20种，可疑致癌23种，致突变物56种，促癌剂18种。

我国调查资料表明，主要饮用水源黄浦江江水中有机物达到700多种。松花江吉林段测出有机物317种。福建闽江检出有机物100多种。武汉东湖水查出有机物102种。上海、北京、武汉、哈尔滨等地报道了饮用水致突变试验的阳性结果。