Chất thải độc hại, chất thải hóa học, chất thải rắn công nghiệp và chất thải rắn đô thị là những chỉ định của chất thải công nghiệp. Các nhà máy xử lý nước thải có thể xử lý một số chất thải công nghiệp, tức là những chất thải bao gồm các chất ô nhiễm thông thường như nhu cầu oxy sinh hóa (BOD). Chất thải công nghiệp có chứa chất ô nhiễm độc hại hoặc nồng độ cao của các chất ô nhiễm khác (như amoniac) đòi hỏi phải có hệ thống xử lý chuyên biệt. (Xem Xử lý nước thải công nghiệp).
Chất thải công nghiệp có thể được phân loại dựa trên đặc điểm của chúng:
Các nhà máy và nhà máy điện thường được đặt gần các vùng nước do nhu cầu lượng nước lớn làm đầu vào cho quá trình sản xuất hoặc để làm mát thiết bị. Nhiều khu vực đang trở nên công nghiệp hóa chưa có tài nguyên hoặc công nghệ để xử lý chất thải với các tác động ít hơn đến môi trường. Cả nước thải chưa được xử lý và xử lý một phần thường được đưa trở lại vào một vùng chứa nước. Kim loại, hóa chất và nước thải được đưa vào các vùng chứa nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái biển và sức khỏe của những người sống phụ thuộc vào nước như nguồn thức ăn hoặc nước uống. Các độc tố từ nước thải có thể giết chết sinh vật biển hoặc gây ra các mức độ bệnh khác nhau cho những người tiêu thụ các động vật biển này, tùy thuộc vào chất gây ô nhiễm. Kim loại và hóa chất thải vào cơ thể nước ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển.
Nước thải có chứa nitrat và phốt phát thường gây ra hiện tượng phú dưỡng có thể giết chết sự sống hiện có trong nước. Một nghiên cứu của Thái Lan tập trung vào nguồn gốc ô nhiễm nước cho thấy nồng độ ô nhiễm nước cao nhất trong sông U-tapao có mối tương quan trực tiếp với nước thải công nghiệp.