最初，硬度被用来度量水沉淀肥皂的容量。 水的硬度是由多价金属阳离子造成的，这些离子能与肥皂生成沉淀，并与部分阴离子形成水垢。

造成硬度的阳离子主要是钙、镁、铁、锰、锶等二价金属离子，与它们易结合形成水垢的阴离子主要是碳酸氢根、硫酸根。由于钙和镁在地球上是丰度排名第五和第八位的元素，水的硬度绝大部分是这两种金属离子造成的。 

水的硬度按相关阳离子可分为“钙硬度”和“镁硬度”，按相关的阴离子可分为“碳酸盐硬度”和“非碳酸盐硬度”。钙硬度和镁硬度之和称为总硬度，碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和亦称为总硬度。硬度一般以碳酸钙计，以mg/L为单位。 

水的硬度因地而异。在土层较厚和石灰岩存在的地区水较硬；在土层较薄和石灰岩稀少的地区水较软。

对饮用水和生活用水而言，硬度过高的水虽然对健康并无害处，但口感不好，且会消耗大量洗涤剂。工业用水对硬度的限定往往更为严格，这是因为硬度高的水会在锅炉内生成水垢，从而降低锅炉的传热能力，浪费能源。水垢还会堵塞冷却水管路系统。另外，水的硬度还影响到纺织、印染、造纸、食品加工等行业的产品质量。

硬度的测定方法主要有计算法和EDTA滴定法(GB 7447-87）。

（1）计算法：用原子吸收光谱法分别测定水中钙和镁的含量，并通过公式折算总硬度。

（2）EDTA滴定法：在pH=10条件下，用乙二胺四乙酸（EDTA）或其钠盐作为滴定剂，以铬黑T作为指示剂与水样进行反应，根据消耗的EDTA量，可求得水样总硬度。

我国生活饮用水卫生标准将总硬度限定为不超过450mg/L(以碳酸钙计）。