水污染还会对水生态环境构成危害，危害依据污染物性质的不同而不同，突出表现在造成水体富营养化和破坏水环境生态平衡两个方面。
水体富营养化是指当含有大量氮、磷等植物营养物质的生活污水和农田排水，连续排入湖泊、水库、河水等处的缓流水体时，造成水中营养物质过剩，便发生富营养化现象。在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用。富营养化是水体衰老的一种表现。
随着水体植物营养物含量的增加，将导致水生生物主要是各种藻类大量繁殖。藻类占据湖泊中越来越大的空间，有时甚至有填满湖泊的危险，这样便使鱼类生活的空间越来越缩小。随着水体富营养化的发展，藻类种类数逐渐减小，而个体数迅速增加，藻类过度旺盛的生长繁殖将造成水中溶解氧的急剧变化。同时，由于藻类繁殖迅速，生长周期短，不断死亡，并被好氧微生物分解，消耗水中的溶解氧；也可被厌氧微生物分解，产生硫化氢等有害物质。从以上两方面造成水质恶化，能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，从而严重影响鱼类的生存，问题严重时，常使鱼类和其他水生生物不能生存而大量死亡，水面发黑，水体发臭形成“死湖”、“死河”、“死海”，进而变成沼泽。
水污染会破坏水环境生态平衡。良好的水体内，各类水生生物之间及水生生物与其生存环境之间保持着既相互依存又相互制约的密切关系，处于良好的生态平衡状态。当水体受到污染而使水环境条件改变时，由于不同的水生生物对环境的要求和适应能力不同，产生不同的反应，将导致生物种群发生变化，破坏水环境的生态平衡。
2003年，美国科学家在为包括首都华盛顿等地区提供饮用水的波托马克河发现奇怪现象，河中一些黑鲈兼具雄性和雌性生理特征，成为双性“阴阳鱼”，而水污染就是最大元凶。波托马克河中的“双性”鲈鱼并不是水污染导致的第一例动物变异。水污染中的激素成分已在不同国家导致鳄鱼、青蛙、北极熊和其他动物发生畸形变异，给全世界敲响了警钟。
链接：黄河最大支流——渭河丧失生态功能
发源于甘肃渭源县的渭河干流全长800多千米，在陕西，它的流域内集中了陕西64%的人口、56%的耕地和72%的灌溉农业以及80%的GDP，它同时成为关中唯一的废污水承纳和排泄通道，陕西省80%以上的工业废水和生活污水通过它排泄。2004年9月，陕西省人大常委会认定：“渭河已经丧失了生态功能，成为黄河流域污染最严重的河流之一。”
渭南市正位于关中平原东部，它中部的渭河冲积平原是八百里秦川最宽阔的地带，是陕西省和西部地区进入中东部的“东大门”。
在经过上游宝鸡、咸阳和西安之后，到达渭南中心城市以北的渭河长年都是劣五类水。对于在这里生活的人们，这条黄河最大的支流已经毫无意义。“晚来清渭上，疑似楚江边”的诗意，已经随着农业文明时代的远去而风流云散——在渭南，没有市民把渭河当成一处景观。除了渭河岸边的村民，河堤边少有人行走。汛期没有来到的时候，渭河水浓稠乌黑如同柏油，在50米外就有恶臭扑鼻而来。7月进入汛期，大量的雨水稀释了河水的恶臭，裹携着黄沙的河水中央仍然混杂着其他颜色和一团团灰色泡沫。
沋河径流基本来自城市的污水，它如同一管变质的血液，注入已然枯萎腐败的动脉渭河。两河交汇之处西面的开阔地是城市最主要的地下水源地。渭河和沋河交汇之处西面的开阔地非常重要，那是城市最主要的地下水源地，城市的大部分的饮用水源，就依靠这两条河流的激发补给。
据介绍，20世纪60年代，渭河除了泥沙很大，还很干净，可供生活饮用，鱼虾很多。不过那个年代，人们不需要利用渭河作为水源。在20世纪90年代以前，城市的地下水足以满足城市生活所需。整个90年代，每年的7、8、9三个月的用水高峰，是自来水公司工作最紧张的时候。“每一年都要应急增加两到三眼井。”自来水公司从1987年的13眼井发展到1997年的30眼井。人们发现地下水位一直在降低，每年井中的水位要降1米，旧的井不得不废弃，新的井再打出来。水量变化的同时，地下水水质也逐渐有变化：先是浅层水发黄不能再用，如今只能用中层水和深层水，一部分中层水也被污染了。
渭南市的一份政府研究报告显示，城市每天供水量与需水量之间，仍然有2万吨的缺口。局部的过量开采已经在市区形成了72平方千米的漏斗区。到2010年，渭南规划中的城区人口将增加到40万，用水缺口也将扩大到16.47万吨。缺水也影响了农业灌溉，在城市东南郊的沋东灌区，4800多亩土地，自沋河水库向城市供水，已经多年得不到充分灌溉。
地下水位一直在降的同时，地下水水质污染也日趋严重。我国缺水的四种主要表现——时间性、地区性、工程性和水质性缺水，在渭南都全部具备。事实上，水质性缺水，是渭南的最大问题。在城区的地下水，地下30米以内的潜水均受到不同程度的污染，特别是城市中心区及城市北部渭河南岸，潜水中氨氮、亚硝酸盐氮、矿化度、总硬度、硫酸盐、锰、氟、铁等均有超标，已经不能饮用。而筹备在建的水厂的勘探资料表明，几乎所有潜水中铁、锰均分别超标2～3倍和5～8倍，占取水量的80%以上。