硬度是指水中某些易于形成沉淀的金屬離子，它們都是二價或二價以上的離子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等）。在天然水中，形成硬度的物質主要是鈣、鎂離子，所以通常認為硬度就是指這兩種離子的量。鈣鹽部分包括：重碳酸鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣；鎂鹽部分包括：重碳酸鎂、碳酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂。鈣鹽部分稱為鈣硬度，鎂鹽部分稱為鎂硬度，總硬度等于二者之和。
硬度的分類：硬度可按水中存在陰離子種類分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。
1、碳酸鹽硬度是指水中鈣、鎂的重碳酸鹽與碳酸鹽的含量。天然水中碳酸根非常少，所以碳酸鹽硬度看作是鈣、鎂的重碳酸鹽硬度，此類鹽的硬度在水沸騰時就從溶液中析出而產生沉淀，所以也叫暫時硬度。
2、非碳酸鹽硬度是指水中鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等的含量。由于這種硬度在水沸騰時不能析出沉淀，也稱永久硬度。
當水中HCO₃^-含量小于水中鈣鎂總量時，水的硬度有碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度；
當水中HCO₃^-含量大于水中鈣鎂總量時，水的硬度有碳酸鹽硬度和過剩堿度（有時也稱負硬度），對這種水質稱為負硬水。