มลพิษทางน้ำ (อังกฤษ: Water pollution) เป็นปัญหาทางน้ำมีสาเหตุสำคัญมาจากสิ่งเจือปนที่อยู่ในน้ำ ทั้งในรูปแบบของแข็งแขวนลอย และในรูปแบบสารละลาย โดยสิ่งเจือปนจะมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไปตามแหล่งกำเนิดมลพิษ ได้แก่
1. โรงงานอุตสาหกรรม
2. อาคารบ้านเรือน และ ชุมชน
3. การเกษตร
น้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นน้ำเสียจากกระบวนการผลิต เช่น การล้างวัตถุดิบ การหล่อเย็น การทำความสะอาดเครื่องจักร เป็นต้น มลพิษจากน้ำทิ้งของโรงงานอุตสาหกรรม จะมีลักษณะสมบัติแตกต่างกันตาม ชนิดของผลิตภัณฑ์ กระบวนการผลิต และอื่นๆ โดยทั่วไป โรงงานอุตสาหกรรม ประเภทเดียวกัน และมีกระบวนการผลิตที่คล้ายคลึงกัน จะมีลักษณะสมบัติของน้ำเสีย และน้ำทิ้งที่คล้ายคลึงกัน เช่น โรงงานผลิตสารเคมี น้ำทิ้งก็จะมีสารเคมีที่มีฤทธิ์เป็นกรด-ด่าง โรงงานผลิตอาหารสัตว์ น้ำทิ้งก็จะมีสิ่งเจือปนในรูปของเศษอาหารสัตว์ กากถั่ว รำข้าว และเศษกระดูกป่น เป็นต้น
น้ำทิ้งจาก อาคารบ้านเรือนและชุมชน โดยเฉพาะในชุมชนที่มีประชากรอาศัยอยู่หนาแน่น เช่น กรุงเทพมหานคร เขตเทศบาล ในแต่ละจังหวัด โดยทุกครัวเรือนจะปล่อยน้ำทิ้งลงสู่รางระบายน้ำสาธารณะ และน้ำทิ้งเหล่านั้นจะไหลลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติต่อไป โดยทั่วไปลักษณะสมบัติของน้ำทิ้งจากอาคารบ้านเรือนและชุมชนจะเป็นแบบที่สามารถย่อยสลายได้โดยวิธีการทางชีววิทยา นอกจากนี้ ยังมีการทิ้งขยะมูลฝอยและสิ่งปฏิกูลต่างๆ ลงสู่แม่น้ำลำคลองโดยตรง อันเป็นการเพิ่มความสกปรกให้กับแหล่งน้ำธรรมชาติต่างๆ อีกด้วย
น้ำทิ้งจากการเกษตร ได้แก่การเพาะปลูกและเลี้ยงสัตว์ ในกระบวนการเพาะปลูกมักมีการใช้ปุ๋ยและสารเคมีป้องกัน กำจัดศัตรูพืชและสัตว์ซึ่งเกษตรกรส่วนใหญ่ใช้อย่างขาดความระมัดระวัง ทำให้สารเคมีแพร่กระจายสู่แหล่งน้ำซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการฉีดพ่นสาร การชะล้างโดยฝน การล้างภาชนะที่บรรจุหรืออุปกรณ์การฉีดพ่นในแหล่งน้ำ