In de voorgaande geschiedbeschrijving van het Nederlandse waterbeheer wordt met name aandacht besteed aan het beheer van de waterkwantiteit, in deze paragraaf ligt de nadruk op het beheer van de waterkwaliteit.

Vanwege de precaire ligging van Nederland is het waterbeheer van oudsher gericht geweest op de verdediging tegen het water. Desalniettemin wordt er eveneens al eeuwenlang aandacht besteedt aan de waterkwaliteit. Voorschriften van stedelijke bestuurders om overlast van stank en vervuiling door bedrijven tegen te gaan, dateren uit de middeleeuwen. Veelal werd verontreiniging middels doorspoeling verdreven. Gedurende de tijd van de Republiek werden waterschappen geconfronteerd met lozingen van vervuild water uit de steden. Het aangewezen middel van de dijkgraaf en (hoog)heemraden om dit zoveel mogelijk tegen te gaan was de keur. In die tijd ging het om zichtbare vervuiling zoals dode dieren en fecaal afval. In de Bataafs-Franse tijd, die op veel terreinen van openbaar bestuur regelingen tot stand bracht, werden ook zogeheten hindervoorschriften ontworpen. Daarna duurde het tot 1875 voordat er nieuwe wetgeving werd ingediend om hinder tegen te gaan. Directe aanleiding daartoe vormde de inmiddels vastgestelde samenhang tussen de kwaliteit van het water en de cholera-epidemieën. De zorg voor waterkwaliteit berustte dan ook omwille van het gezondheidsbelang lange tijd bij het ministerie van Sociale Zaken in plaats van het ministerie van Waterstaat. De Hinderwet voorzag in een vergunningenstelsel voor de oprichting van inrichtingen welke schade, gevaar of hinder konden veroorzaken. Deze wet bleek onvoldoende mogelijkheden te leveren om de waterverontreiniging aan te pakken. Zo werd alleen voorzien in bescherming van de directe omgeving van gebouwen of percelen. Bovendien had de wet ten doel om de plaatsen waar vervuiling mocht plaatsvinden, te beperken, maar niet om de aard of de omvang van de vervuiling in te perken. Naast de Hinderwet viel het toezicht op water, bodem en lucht onder de Gezondheidswet, de Woningwet, de Epidemiewet en de Wet op de Begraafplaatsen en voorts onder een groot aantal provinciale reglementen, gemeentelijke verordeningen en waterschapskeuren. Met dit toezicht waren een grote hoeveelheid instanties en personen belast waaronder inspecteurs van de volksgezondheid, gezondheidscommissies, inspecteurs van arbeid en de Nederlandse Heidemaatschappij. Met recht kon men spreken van versnippering. Daadwerkelijk toezicht vormde echter geen hoofddoel omdat voor vele gemeenten de industrie een bron van werkgelegenheid en inkomsten was. In 1909 werd de Hinderwet gewijzigd waardoor er voortaan vergunningen nodig waren voor gemeentelijke inrichtingen en particuliere bedrijven ter voorkoming van waterverontreiniging. Ondanks deze wijziging werd waterverontreiniging door riolen nog steeds buiten beschouwing gelaten. Pas in 1914 kwam er een aparte Riolenwet tot stand. In 1919 werd het Rijksinstituut voor Zuivering van Afvalwater (RIZA) opgericht dat ten doel had de waterverontreiniging tegen te gaan onder andere door het verrichten van eigen onderzoek.

Een aantal droge zomers aan het begin van de jaren twintig van de twintigste eeuw zorgde voor een toenemende mate van verzilting en een groeiende stroom van klachten van met name tuinders aan waterschapbestuurders. Dit nieuwe waterverontreinigingsvraagstuk zette een aantal waterschappen aan tot actie. Bevolkingsgroei en industriële ontwikkeling waren de voornaamste factoren die het waterschap deden besluiten zich met afvalwaterzuivering te bemoeien. Pas in 1950 werd deze taak formeel toevertrouwd aan het waterschap door een reglementswijziging. In de jaren daarna volgden nog enkele waterschappen dit voorbeeld. De komst van de Wet verontreiniging oppervlaktewateren (Wvo) in 1970 bracht meer eenduidigheid en droeg aan de provincies het kwaliteitsbeheer op, althans voor de regionale wateren. In de praktijk werd dit gedelegeerd aan bestaande kwantiteitsbeherende waterschappen dan wel aan daartoe opgerichte zuiveringsschappen. Deze praktijk is onlangs wettelijk geregeld (Wet van 30 januari 2002, Stb. 2002, nr. 255) in de Wvo waarbij voortaan alleen waterschappen verantwoordelijk zijn voor de zuivering van stedelijk afvalwater. De geschiedenis van de waterkwaliteitszorg overziend, kan geconcludeerd worden dat deze pas echt van de grond is gekomen in de tweede helft van de twintigste eeuw, waarmee definitief afstand werd gedaan van de negentiende eeuwse laissez-faire rolopvatting van de staat.