Bahan kimia rawatan air adalah pelbagai dan boleh dikategorikan secara meluas berdasarkan ciri fungsinya. Pertama, terdapat flokulan dan koagulan. Bahan kimia ini menyebabkan zarah terampai dan bahan koloid yang kecil dalam air terkumpul, membentuk flok yang lebih besar, sekali gus mempercepatkan pemendapan atau pengapungan dan mencapai-pemisahan cecair pepejal. Fokulan biasa termasuk polialuminum klorida, aluminium sulfat, dan poliferik sulfat, yang digunakan secara meluas dalam rawatan air dan secara berkesan mengeluarkan pepejal terampai, bahan organik, dan beberapa ion logam berat. Sebagai contoh, apabila merawat kumbahan domestik, polialuminum klorida biasanya ditambah pada dos 10-50 mg/L, yang boleh mengurangkan kekeruhan kumbahan dengan ketara dan meningkatkan kualiti efluen dengan ketara. Kedua, terdapat pembasmi kuman, digunakan untuk membunuh bakteria, virus, dan mikroorganisma lain dalam air, memastikan keselamatan air. Disinfektan biasa termasuk klorin, klorin dioksida, ozon, dan natrium hipoklorit.
Klorin ialah pembasmi kuman tradisional dengan harga yang agak rendah, tetapi ia menghasilkan beberapa produk sampingan pembasmian kuman semasa penggunaan, menimbulkan potensi risiko tertentu kepada kesihatan manusia. Klorin dioksida mempunyai sifat pengoksidaan yang kuat, kesan pembasmian kuman yang sangat baik, dan tidak menghasilkan hidrokarbon halogen karsinogenik, yang membawa kepada penggunaannya yang semakin meluas dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Pembasmian kuman ozon menawarkan kelebihan seperti kecekapan tinggi, kelajuan, dan tiada sisa, tetapi pelaburan peralatan dan kos operasinya lebih tinggi. Seterusnya ialah perencat skala dan perencat kakisan. Dalam rawatan air beredar industri, ion kalsium dan magnesium dalam air dengan mudah membentuk skala, yang melekat pada permukaan peralatan, menjejaskan kecekapan pemindahan haba dan hayat perkhidmatan, dan juga menghakis peralatan logam. Perencat skala menghalang pembentukan skala, manakala perencat kakisan memperlahankan kadar kakisan peralatan logam. Perencat skala biasa termasuk organofosfat dan asid polikarboksilik, manakala perencat kakisan termasuk kromat dan garam zink (walaupun kromat secara beransur-ansur kurang digunakan kerana ketoksikannya yang tinggi).
Di samping itu, terdapat pelaras pH untuk mengawal keasidan atau kealkalian air kepada julat rawatan yang sesuai; dan agen penurun untuk membuang bahan pengoksidaan daripada air. Apabila memilih bahan kimia rawatan air, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh faktor seperti ciri kualiti air, keperluan proses rawatan, kos, dan keperluan perlindungan alam sekitar. Sebagai contoh, untuk air dengan kekerasan tinggi, perencat skala yang sangat cekap harus dipilih; untuk air minuman dengan keperluan ketat pada penunjuk mikrobiologi, pembasmi kuman yang selamat dan boleh dipercayai harus dipilih. Sementara itu, dengan keperluan perlindungan alam sekitar yang semakin ketat, bahan kimia rawatan air hijau, mesra alam dan cekap akan menjadi trend pembangunan masa depan.
