Багаторічні спостереження показали, що фонові рівні якості води давно вже втрачені. Найпоширенішими забруднювальними речовинами води річок басейну є нітрити, амонійний азот, біогенні та органічні речовини, важкі метали, нафтопродукти і феноли. Виявлені концентрації їх у воді свідчать про порушення норм її якості. Вода більшості річок за хімічним забрудненням забруднена або брудна. Забруднена вода майже в усіх основних притоках Прип'яті, крім р. Стохід, верхів'я річок Турія та Случ (III клас якості, тобто помірно забруднена). З приток, які впадають у Київське водосховище (Тетерів, Уж, Ірпінь) найбільш забруднена вода р. Тетерів. Вода цієї річки в ділянці від м. Житомира до гирла належить до V класу якості. У воді частини річки виявлено високий вміст NО2 (перевищує ГДК у 20 разів), фенолів (5 ГДК), органічних речовин (5 ГДК). Якість води р. Уж належить до IV класу через підвищений вміст у ній NH4 (до 3 ГДК), NO2 (до 3 ГДК) і органічних речовин (близько 2 ГДК). Забруднена також вода р. Десни (III —IV класи якості), а ця річка — одне з основних джерел питного водопостачання м. Києва. Вміст фенолів у ній у 5 разів перевищує ГДК. Вода р. Трубіж, яка впадає у Канівське водосховище нижче м. Переяслав-Хмельницький, за якістю належить до IV класу. У ній виявлено високий вміст NH4 (до 2 ГДК), NO2 (11 ГДК), фенолів (4 ГДК) і біхроматної окислюваності (БО, 2 ГДК). Вода р. Стугна брудна (V клас якості) з високим вмістом нафтопродуктів. З приток Дніпра, які впадають у Кременчуцьке водосховище, найбільш забруднені Тясьмин та Сула (V клас якості води). У річках Ворскла, Псьол, Орель, Самара вода за хімічним забрудненням належить до III — IV класу якості. Вміст фенолів, наприклад, у Ворсклі перевищує ГДК у 7 разів. Такі притоки Дніпра, як Мокра Сура, Конка і Базавлук, що впадають у Дніпровське і Каховське водосховища, мають найбільш забруднену воду (VI клас якості). Так, вода р. Мокра Сура не відповідає нормативам якості за вмістом NO2 (48-80 ГДК), NH4 (3 ГДК), нафтопродуктів (до 14 ГДК), БО (до 2 ГДК). У воді р. Базавлук виявлено високий вміст NO2 (70 ГДК), NH4 (4 ГДК), нафтопродуктів (4 ГДК), БО (З ГДК) та ін. У ділянку Дніпра нижче м. Херсона впадає р. Інгулець, вода якої у місці скидання стічних вод м. Кривого Рогу дуже забруднена (VI клас якості). Тут вміст NO2 перевищує ГДК у 138 разів, NH4 — у 3 рази, БО — у 3 рази. Вниз за течією р. Інгулець забрудненість води менша (V —IV класи якості), що зумовлено, очевидно, зменшенням скиду в річку стічних вод, процесами самоочищення, а також надходженням свіжої дніпровської води в районі м. Снігурівки. Тут лише вміст NO2 перевищує ГДК в 6 і фенолів у 16 разів. За однакової кількості забруднень під час зменшення витрат води якість води малих річок значно погіршується через обмежені можливості її розбавляння і самоочищення. Рівень забруднення річок Іква, Липа, Слонівка, Чорногузка, Мокрі Яли, Татарка, Берестова, Саксагань досить високий. Так, концентрація нітритів у воді перевищує ГДК: у р. Липа — у 142 рази, Слонівка — у 41 раз, Чорногузка — у 57, Саксагань — у 90 разів. Джерелом надходження такої кількості нітритів є надмірне застосування мінеральних добрив, а також розмішені в басейнах малих річок тваринницькі комплекси та підприємства з переробки сільськогосподарської продукції. Багато токсичних речовин (фенолів, нафтопродуктів) у водах річок Мокра Московка (нафтопродукти 3 ГДК, феноли 5 ГДК), Солона (феноли 6 ГДК), Удай (феноли 4-6 ГДК). Особливо забруднені ділянки річок нижче великих населених пунктів, міст та промислових підприємств. У малі річки, що течуть у межах великих міст, зокрема старих, здійснюються неорганізовані скиди твердих і рідких речовин, відводяться зливові поверхневі води з території промислових підприємств. Якість води цих річок така сама, як води стічних канав або відкритих каналізаційних колекторів. Найбільше забруднена вода річок Іква (м. Дубно), Чорногузка (в районі с. Вереснева), Липа (у місці скиду Горохівського цукрозаводу), Гнилоп'ять, Мокра Московка, Берестова і Саксагань (відповідно в районах скидів Бердичівського шкіряного заводу, міст Запоріжжя і Краснограда та підприємств міста Кривий Ріг). Відведення через малі річки високомінералізованих вод найбільше загрожує річкам Бик, Татарка, Берестова, Саксагань, Солона, Мокрі Яли, які розташовані в басейнах лівобережних приток Дніпра: Самара, Орель, Вовча, Інгулець. Вода правобережних малих приток Дніпра, річок басейнів Старі, Тетерева, Інгульця і лівобережних басейнів Вовчої, Самари, Орелі віднесена до IV—VI класів (від забрудненої до дуже забрудненої). Аналіз результатів досліджень першої українсько канадської експедиції (з 06.09. по 06.10. 94 р.) дав змогу не тільки підтвердити деякі отримані характеристики води, а й значно розширити уявлення про сучасний екологічний стан річок басейну Дніпра. Майже половина приток Дніпра забруднена хлорорганічними пестицидами в концентраціях, які перевищують ГДК для рибогосподарського водокористування. З 13 важких металів практично не було виявлено кадмію, цезію, ртуті, кобальту, свинцю, а вміст інших металів можна прийняти за фоновий у цей період. Однак ; деяких річках вміст окремих металів значно перевищував фоновий. Найбільше забруднені важкими металамі води річок Конка (Fe, Mn, Sr, Al, Cr), Капустянка (Fe, PI, Mn, Ni, Cr), Мокра Московка (Zn, Ni, Cu, Cr). Забруднені важкими металами також донні відклади річої Капустянка, Мокра Московка, де вміст їх на порядок вищий, ніж на відносно чистих ділянках Дніпра. Під час токсикологічних досліджень зареєстровано токсичність води різного рівня в 97,8 % випадках. Щоб усунути токсичну дію зазначених проб води на тест-організми, потрібно розбавити їх у 8—20 разів. Аналогічні результати отримано при біотестуванні водних витяжок з донних відкладів, які виявляли токсичну дію на тест-організми в 90 % випадків. Токсичність річкових вод і донних відкладів зумовлена надходженням у Дніпро та його притоки високотоксичних стічних вод. Дослідження концентрації головних іонів та біогенних речовин у річках басейну Дніпра свідчать про те, що антропогенний чинник істотно впливає на вміст у воді азоту та фосфору, особливо в річках лісостепової та степової зон. Частка антропогенної складової азоту в загальному вмісті мінерального азоту у воді змінюється від 0,4 % у верхів'ях Інгульця до 92 % у р. Вовча, а загального фосфору — від 0,02 % у р. Ворскла до 86 % у р. Базавлук. В останні роки спостерігається стала тенденція до зменшення концентрації у воді гідрокарбонатів кальцію при такому самому стабільному зростанні концентрації сульфатів, хлоридів, магнію, натрію і калію. Внаслідок цього хімічний тип води, що відображає багаторічний природний гідрохімічний режим тієї чи іншої річки, змінюється на інший, не характерний для неї. Природний хімічний тип води може змінитись найближчим часом у межах усього басейну Дніпра, особливо в північній частині України, що в цілому негативно позначиться на усталених екологічних зв'язках.
