从机制方面讲可以将水体自净分为物理自净、化学自净、生物自净三类。他们往往是同时发生而又相互影响的。

水体自净化物理自净化

物理自净作用主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。沉淀作用指的是排入水体的污染物中含有微小的颗粒，如颗粒态的重金属、虫卵等由于流速较小而逐渐沉入水底。污染物沉淀对水质来说是净化，但对底泥来说则污染物反而增加。混合稀释作用只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。水体的混合稀释作用主要由紊动扩散作用、推流作用和离散作用引起。

水体自净化化学自净化

氧化还原反应是水体化学净化的重要作用。流动的水流通过水面波浪不断将大气中的氧气溶入，氧化其中的污染物，如某些重金属离子可因氧化而生成难溶物（如铁、锰等）而沉降析出；硫化物可氧化为硫代硫酸盐而被净化。还原作用对水体净化也有作用，但这类反应多在微生物作用下进行。因天然水体接近中性，左右酸碱反应在水体中的作用不大。天然水体中含有各种各样的胶体，如硅、铝、铁等的氢氧化物、黏土颗粒和腐殖质等，由于有些微粒具有较大的表面积，另有一些物质本身就是凝聚剂，这就是天然水体所具有的混凝沉淀做用，从而使有些污染物随着这些作用从水中去除。

水体自净化生物自净化

生物自净的基本过程是水中微生物（尤其是细菌）在溶解氧充分的情况下，将一部分有机污染物当作食饵耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物。影响生物作用的关键是：溶解氧的含量、有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。生物自净的快慢与有机污染物的数量和性质有关。