废水中污染物的种类和含量大小是决定采用那种处理工艺的关键指标。按照存在的形态，废水中的污染物可分为漂浮物、悬浮固体、胶体、低分子有机物、无机离子、溶解性气体、微生物等。按照危害特征，废水中的污染物可以分为漂浮物、悬浮固体、石油类、耗氧有机物、难降解有机物、植物营养物质、重金属、酸碱、放射性污染物、病原体、热污染等。另外，将一些水质指标归类，污染物种类也可以按如下分类：
(1) 固体污染物 包括悬浮物、胶体状杂质、溶解性杂质等。
(2) 需氧污染物 包括生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳等。
(3) 油类污染物 包括石油类和动植物油。
(4) 有毒污染物 包括无机化学毒物、有机化学毒物、放射性毒物等。
(5) 生物污染物 主要指废水中的治病性微生物，包括致病细菌、病虫卵和病毒等。
(6) 酸碱污染物 酸主要来源于矿山排水、工业废水及酸雨等;碱主要来自碱法造纸、化学纤维制造、制碱、制革等工业废水。
(7) 营养性污染物 包括氮、磷、钾、铵盐等。
(8) 感官性污染物 指废水中能引起异色浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质、如印染废水等。
(9) 热污染 含热废水。