引起水硬度的离子是水中丰富的钙和镁离子。 在天然水中，钙和镁离子远远超过所有其他金属离子。 因此，水的硬度也定义为相当于水中存在的所有阳离子的总浓度的碳酸钙浓度。

水的硬度有两种：临时性和永久性。 由加热时塌陷的金属离子的碳酸氢盐引起的硬度称为临时硬度或碳酸氢盐硬度。 由金属离子的硫酸盐，硝酸盐和氯化物引起的并且在加热时不会塌陷但可以通过化学过程除去的硬度称为永久硬度。 临时硬度和永久硬度的总和定义为总硬度或一般硬度。

水的硬度因地区而异。 这种情况与该地区的地质结构有关。 通常地下水比地表水更硬。 在有石灰岩和上部土壤厚度的区域发现硬水。 但是，在没有石灰岩的柔软松散的土壤区域，有较软的水。 硬水对人体健康没有危害。 然而，硬水通常需要更多的肥皂和清洁剂消耗。

水硬度值范围为10 ppm碳酸钙至1800 ppm碳酸钙。 通常，水的硬度如下：

• 0 = 75 ppm碳酸钙软粘度
• 76 = 150 ppm碳酸钙中等硬度
• 151 = 300 ppm碳酸钙硬粘度
• 300及以上ppm碳酸钙太硬

在化学分析范围内，通过分光光度法在授权实验室中进行总硬度测定研究。 分光光度法基于当原子，分子或离子从一个能级传递到另一个能级时吸收或发射的电磁辐射波的测量。