污染水质的样本可以进行物理或化学测试，方法很多。可根据精准要求和污染物特征选用。
常见的物理测试有温度、固体浓度（如总悬浮固体）和浊度。
水样本也会用到分析化学来检验。许多现成的测试方式可以用于检验有机和无机化合物。常用的方式包括检验pH值、生化需氧量、化学需氧量、营养素（硝酸盐和磷化合物）、金属（包括铜、锌、镉、铅和汞）、油、总石油烃含量和农药等。
许多污染时间与时间紧密相连，特别是雨季来临时。由此，匆忙搜集的样本常常不足以确定污染水平。在搜集这类数据时，科学家常常使用自动取样机定时取样。生物样本测验要从水体搜集动植物资料。根据测试种类要求，生物体可能会在测量后放回水体，或通过生物检定法进行解剖来确定毒性。
