L'agriculture constitue la première cause des pollutions diffuses des ressources en eau. Lorsque l'on considère les pollutions d'origine agricole, il faut englober à la fois celles qui ont trait aux cultures et à l'élevage. Les activités agricoles sont, en particulier, largement impliquées dans les apports d'azote et, surtout, de ses dérivés, nitrates et nitrites, que l'on trouve en forte concentration dans les engrais, mais aussi dans les lisiers et purins d'élevage. A l’échelle nationale, l’agriculture apporterait entre un tiers et deux tiers de l’azote présent dans l’eau. Dans les régions à dominante agricole, comme le bassin Loire-Bretagne, la part de l’agriculture dans les émissions d’azote dépasse 55 %.

Les pesticides utilisés pour le traitement des cultures sont également une source connue de dégradation des ressources en eau. Sous l'appellation "produits phytosanitaires" se cache en fait une multitude de substances, dont la rémanence dans l'eau peut varier d'une molécule à l'autre. De manière générale, on retiendra toutefois que les organo-chlorés sont plus rémanents que les organo-phosphorés.