Produsen dan petani di seluruh dunia membuang polutan ke dalam sistem hidrologi. Pencemaran air industri muncul dari praktik pertanian, penggundulan hutan, dan pengelolaan lahan yang buruk. Selain itu, kecelakaan industri seperti tumpahan minyak atau bahan kimia dapat menyebabkan gangguan skala besar pada sistem hidrologi. Operasi penambangan komersial juga dapat mencemari air permukaan dan akuifer. Pencemaran air panas dapat terjadi dari proses industri yang mengeluarkan air panas.
Praktik pertanian yang tidak diinginkan adalah sumber utama pencemaran air industri. Jenis pencemaran ini terjadi ketika curah hujan atau irigasi menyebabkan limpasan dari ladang pertanian. Limpasan sering membawa serta sejumlah besar bahan organik, serta pupuk kimia dan pestisida. Akibatnya, polutan ini berakhir di muara dan sungai.
Proses industri yang membuang air limbah ke sungai dan sungai dapat mencemari badan air tawar dan air asin. Limbah ini dapat membawa polusi air industri sejauh beberapa mil laut, yang mempengaruhi kehidupan satwa laut. Logam berat mungkin terkandung dalam beberapa limbah industri. Logam-logam ini, seperti merkuri, timbal, atau berilium, dapat mengendap di dasar sungai dan cekungan pasang surut.
Penghapusan penahanan ini mungkin sangat sulit, karena mengganggu sedimen dapat mengakibatkan peningkatan risiko manusia dan hewan terpapar logam beracun. Peraturan mungkin ada untuk menghukum kegiatan tersebut; namun, pelanggar hukum sering memanfaatkan penegakan yang buruk. Di banyak tempat di seluruh dunia, pembuangan limbah berbahaya secara ilegal sudah terlalu umum.
Kecelakaan industri dapat mengakibatkan pelepasan polusi air industri yang sangat besar. Contoh yang patut diperhatikan adalah tumpahan minyak Deep Horizon yang terjadi di lepas Pantai Louisiana di AS pada 2010, yang merupakan tumpahan minyak terbesar dalam sejarah AS. Kecelakaan yang lebih dahsyat yang mengakibatkan pencemaran air industri jangka panjang adalah kebocoran gas Union Carbide di Bhopal, India pada tahun 1984. Kecelakaan itu tidak hanya mengakibatkan banyak kematian dan cedera, tetapi juga pencemaran air tanah.
Penambangan komersial, secara historis, telah mengakibatkan kontaminasi logam beracun ke dalam air permukaan dan air tanah. Di AS, sebuah tambang uranium di Negara Bagian Washington berhenti berproduksi pada tahun 1981, namun 30 tahun kemudian, penduduk di daerah tersebut mengalami tingkat kesehatan yang lebih buruk yang oleh beberapa ahli dikaitkan dengan penambangan uranium terbuka. Lumpur di dasar danau dekat area pertambangan masih sangat radioaktif beberapa dekade kemudian.
Polusi termal adalah aspek lain dari polusi air industri. Hal ini terjadi ketika limbah industri yang dipanaskan, dilepaskan ke sungai atau muara, meningkatkan suhu air sekitar, yang mempengaruhi satwa liar. Reaktor nuklir adalah salah satu sumber polusi termal, karena desain beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir mensirkulasi air laut untuk mempertahankan efisiensi termal pembangkit.