سختی بطور عمده بر اساس دو فلز کلسیم و منیزیم سنجیده می‌شود. بطور کلی عوامل سختی کاتیون‌ها می‌باشند. یون‌هایی مثل آلومینیم، آهن، منگنز و روی در سختی آب شرکت می‌کنند ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد و کاتیون‌های دیگر یا وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند
اگر آب یون مثبت کلسیمCa2+یا منیزیم Mg2+ و یون منفی کربناتCo32- ، بیکربنات Hco3- یا سولفاتSo42- را به مقدار زیاد داشته باشد به آن آب سخت می می گویند. میزان این ترکیبات، میزان سختی آب را تعیین می کند. در صورتی که مقدار آنها در آب از سه اکی والان در لیتر بیشتر باشد، به آن آب، آب سخت گفته می شود. سختی ناشی از کربنات را سختی موقت می نامیم زیرا با جوشاندن آب از بین می رود، ولی به سختی های غیر کربناتی سختی دایمی می گوییم.
سخت بودن آب هیچ گونه خطری برای سلامتی ندارد. در جوامعی که از آب سخت استفاده می کنند، میزان شیوع بیماری های قلبی عروقی کاهش می یابد. سختی آب به عنوان فاکتور کیفیتی آب آشامیدنی در نظر گرفته نمی شود.