Dentro de las características físicas más importantes, destacan aquellas denominadas organolépticas, es decir, aquellas que se perciben por los sentidos. Las características organolépticas son un indicador directo de la aceptabilidad del agua y de su apariencia.

Color
Este parámetro es un indicador directo de turbidez en el agua, de presencia de taninos, lignina, ácidos húmicos, ácidos grasos, ácidos fúlvicos, etc.

El color natural del agua se origina por descomposición de la materia, la propia materia orgánica del suelo, la presencia de hierro, manganeso y otros compuestos metálicos, etc. Por todo ello, la apariencia incolora del agua es un primer signo de calidad.

Olor y sabor
La falta de olor y sabor del agua es un indicativo directo de la ausencia de contaminantes como los fenólicos, compuestos orgánicos derivados de la actividad de microoganismos y algas o vertidos contaminantes. Además, puede indicar una acción séptica de compuestos orgánicos en el agua.

 Temperatura
La temperatura es un parámetro muy importante ya que influye de forma general en numerosas reacciones químicas y biológicas desarrolladas en el agua: la actividad biológica, la absorción del oxígeno, los procesos mezcla, la precipitación de compuestos, sedimentación, filtración, floculación, etc.

 pH
El pH del agua mide su acidez o alcalinidad. Es un parámetro condicionante de los procesos de tratamiento, como la coagulación y la desinfección. El pH del agua debe de estar dentro de los márgenes establecidos para evitar que le confiera a esta efectos corrosivos o incrustantes.

 Turbidez
La turbidez es la falta de transparencia de un líquido por poseer partículas en suspensión. La turbidez afecta a la calidad estética del agua. Las partículas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas. Las partículas causantes de la turbidez reducen la eficiencia del proceso y protegen físicamente a los microorganismos del contacto directo con el desinfectante. De ahí la importancia de evitarla.

El agua contiene elementos químicos disueltos, algunos de ellos son de origen natural y otros son añadidos. Es muy importante tener un exhaustivo control de todos ellos ya que pueden ser benéficos o dañinos de acuerdo a su composición y concentración.

 Aluminio
Aunque puede ser un componente natural del agua por formar parte de la estructura de las arcillas, es habitual que en aguas potabilizadas mediante procesos de coagulación con sales de aluminio se realice el control de este parámetro para garantizar sus niveles en aguas tratadas y asegurar que estén dentro de los límites establecidos.

 Mercurio
El mercurio es un metal pesado muy tóxico. En el agua suele encontrarse de forma inorgánica, aunque puede pasar a compuestos orgánicos por la acción microbiana, desde donde se traslada a pequeños organismos, como el plancton o las algas, y a niveles tróficos superiores, como peces o aves rapaces, llegando incluso hasta el hombre.

 Plomo
Es fundamental controlar este parámetro en aguas de consumo humano, no porque tenga presencia de forma habitual en las aguas naturales superficiales, sino porque la mayor fuente de plomo en el agua de grifo proviene de las tuberías interiores de las de las viviendas con instalaciones antiguas.

 Hierro
El habitual nivel de concentración de hierro en las aguas naturales, por lo general, no produce trastornos en la salud. El hierro del agua afecta fundamentalmente a su sabor. Es habitual que se produzcan procesos de oxidación y precipitación en las tuberías y redes de distribución internas, generando obstrucciones.

 Cobre
El cobre también suele encontrarse en las tuberías interiores de las viviendas con instalaciones antiguas. Si se encuentra en concentraciones altas puede dar un sabor desagradable al agua.

 Cloruro
Su presencia se debe a la adición de cloro para desinfectar. El cloruro (en forma de ion Cl) es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua. Sin embargo, en altas concentraciones puede tener un sabor salado fácilmente detectable si el anión está asociado a los cationes sodio o potasio. Si la unión se realiza con calcio y magnesio, no se da este sabor salado del agua. A partir de ciertas concentraciones los cloruros pueden ejercer una acción corrosiva y erosionante, especialmente a pH bajo.

 Sulfatos
Se encuentran de forma natural en las aguas superficiales, aunque en las concentraciones habituales no suelen alterar su calidad. Pueden provenir de la oxidación de los sulfuros existentes del agua. Cuando el sulfato se encuentra en concentraciones excesivas le confiere al agua propiedades corrosivas.

 Nitritos y nitratos
Los nitratos se encuentran generalmente en el agua en zonas de cultivo debido a la descomposición de la materia orgánica y los fertilizantes utilizados. El nitrógeno estará presente como nitrógeno orgánico amoniacal, el cual, en contacto con el oxígeno disuelto, se va oxidando en nitritos y nitratos.

Las aguas naturales superficiales poseen numerosos elementos biológicos (microogranismos, peces…). La biodiversidad de un agua natural indica el buen estado de un medio acuático. Sin embargo, cuando se destina un agua para consumo humano, debe ser tratada para eliminar los elementos biológicos que contiene. Podemos distinguir:

 Algas
La mayor concentración se da en los lagos, lagunas, embalses, remansos de agua y, con menor abundancia, en las corrientes de agua superficiales. Las algas a menudo tienen pigmentos que pueden colorear el agua.

 Bacterias
En el agua hay numerosos microorganismos de géneros muy variados. En cualquier caso, las patógenas más importantes para el hombre son las bacterias coliformes y los estreptococos, que se utilizan como índice de contaminación fecal.

 Hongos, mohos y levaduras
Pertenecen al grupo de bacterias pero no contienen clorofila y, en general, son incoloras. Todos estos organismos son heterótrofos y, en consecuencia, dependen de la materia orgánica para su nutrición.

 Virus
Los virus pueden ser patógenos para el hombre y hay cientos de tipos que se eliminan por las heces, por lo que pueden estar presentes en las aguas naturales.

 Protozoos
Los protozoos pueden vivir también en el intestino de los animales y el hombre y son causantes de problemas médicos como la diarrea o disentería.