水环境监测分析主要有化学方法、物理方法和生物方法等三种手段。前两种方法在环境监测部门应用较普遍。化学方法有化学分析法和仪器分析法两种，化学分析法以物质的化学特性为基础，适用于常量分析，设备简单，准确度高，但操作比较费时；仪器分析法以物质的物理或物理化学特性为基础，使用特定仪器分析，常用的有比色分析、分光光度分析、原子吸收光谱分析、色谱分析、电位分析、极谱分析和质谱分析等。这些方法适用于快速分析和微量分析，但设备昂贵、样品前处理较复杂、不能进行野外分析。物理方法（如遥感技术）一般只能作定性描述，必须与化学方法相配合，才能快速、大范围地描述水体的状况。

生物方法是根据生物与环境相适应的原理，通过测定水生生物的变化，间接判断水质。比较常用的方法有：

1、指示生物法。指示生物指在一定的水环境中生活、当水环境质量发生变化时便敏感地呈现出受害症状甚至消亡的生物。观察和测定指示生物个体和种群的变化，可以比较准确地判断出环境质量状况。

2、群落结构法。群落结构指存在于自然界一定范围(或地域)内互相依存的一定种类的动物、植物和微生物的组成。监测水生生物的这种群落结构的变化可判断水质状况。

3、生物测试法。即利用水生生物受到污染物的毒害后，产生生理机能变化的症状来判断水体污染状况。

4、残毒测定法。生物从环境中吸收各种污染物质，经过体内迁移、转化和再分配，以残毒形式蓄积在生物体内。生物体内的残毒含量往往比周围环境中的相应含量高好多倍。测定生物体内的残毒含量，可判断水受污染的状况。