Vedenkäsittelykemikaalit ovat erilaisia ja ne voidaan luokitella laajasti niiden toiminnallisten ominaisuuksien perusteella. Ensinnäkin on flokkulantit ja koagulantit. Nämä kemikaalit saavat pienet suspendoituneet hiukkaset ja kolloidiset aineet vedessä aggregoitumaan, muodostaen suurempia hiutaleita, mikä nopeuttaa sedimentaatiota tai vaahdotusta ja saavuttaa kiinteiden -nesteiden erottumisen. Yleisiä flokkulointiaineita ovat polyalumiinikloridi, alumiinisulfaatti ja polyferrisulfaatti, joita käytetään laajalti vedenkäsittelyssä ja jotka poistavat tehokkaasti suspendoituneet kiintoaineet, orgaaniset aineet ja jotkut raskasmetalli-ionit. Esimerkiksi kotitalousjätevesiä käsiteltäessä polyalumiinikloridia lisätään tyypillisesti 10-50 mg/l, mikä voi merkittävästi vähentää jäteveden sameutta ja parantaa merkittävästi jäteveden laatua. Toiseksi on olemassa desinfiointiaineita, joita käytetään tappamaan bakteereja, viruksia ja muita mikro-organismeja vedessä, mikä varmistaa vesiturvallisuuden. Yleisiä desinfiointiaineita ovat kloori, klooridioksidi, otsoni ja natriumhypokloriitti.
Kloori on perinteinen desinfiointiaine, jonka hinta on suhteellisen alhainen, mutta se tuottaa käytön aikana desinfioinnin sivutuotteita, mikä voi aiheuttaa tiettyjä riskejä ihmisten terveydelle. Klooridioksidilla on vahvat hapettavat ominaisuudet, erinomainen desinfiointivaikutus, eikä se tuota syöpää aiheuttavia halogenoituja hiilivetyjä, mikä on johtanut sen yhä laajempaan käyttöön viime vuosina. Otsonidesinfiointi tarjoaa etuja, kuten korkean hyötysuhteen, nopeuden ja jäämättömyyden, mutta sen laiteinvestointi ja käyttökustannukset ovat korkeammat. Seuraavaksi ovat kalkin estoaineet ja korroosionestoaineet. Teollisessa kiertovesikäsittelyssä vedessä olevat kalsium- ja magnesiumionit muodostavat helposti kalkkia, joka tarttuu laitteiden pintoihin vaikuttaen lämmönsiirtotehokkuuteen ja käyttöikään sekä syövyttäen metallilaitteita. Kalkkikiven estäjät estävät kalkkikiven muodostumista, kun taas korroosionestoaineet hidastavat metallilaitteiden korroosion nopeutta. Yleisiä kalkkikiven estäjiä ovat organofosfaatit ja polykarboksyylihapot, kun taas korroosionestoaineita ovat kromaatit ja sinkkisuolat (vaikka kromaatteja käytetään vähitellen vähemmän niiden korkean toksisuuden vuoksi).
Lisäksi on pH-säätimiä veden happamuuden tai emäksisyyden säätämiseksi sopivalle käsittelyalueelle; ja pelkistimet hapettavien aineiden poistamiseksi vedestä. Vedenkäsittelykemikaaleja valittaessa on otettava kattavasti huomioon sellaiset tekijät kuin veden laatuominaisuudet, käsittelyprosessin vaatimukset, kustannukset ja ympäristönsuojeluvaatimukset. Esimerkiksi korkean kovuuden omaavalle vedelle tulisi valita erittäin tehokkaat kalkkikiven estäjät; juomaveteen, jossa on tiukat mikrobiologiset indikaattorit, tulee valita turvalliset ja luotettavat desinfiointiaineet. Samaan aikaan ympäristönsuojeluvaatimusten tiukentuessa vihreistä, ympäristöystävällisistä ja tehokkaista vedenkäsittelykemikaaleista tulee tulevaisuuden kehitystrendi.
