Essa forma de poluição é definida, principalmente, pelo impacto repugnante (cor, cheiro e aspecto geral) das substâncias lançadas nas águas do rio. Ao contrário da poluição química o lançamento de efluentes geralmente é realizado em grandes quantidades. A forma mais comum de percebe-la se dá por meio de alguma alteração nas condições originais das águas (cheiro, cor, característica da substancia lançada e alteração da turbidez) que, quase sempre, está associada a um processo permanente de eliminação gradual dos ecossistemas aquáticos do rio, podendo haver mortandade de peixes, se o índice de toxidade das águas ultrapassar o seu limite de tolerância.

Esse tipo de poluição está associada, na maioria dos casos, ao processamento industrial de alimentos e ao lançamento de efluentes urbanos, com grande variação no grau de toxicidade: de 300 mgL-1 a 30.000 mgL-1 de DBO (demanda bioquímica por oxigênio). A DBO de uma água é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana aeróbia para uma forma inorgânica estável.