水体依靠自身能力净化污染的现象。自然界各种水体本身都具有一定的自净能力。污染物排入水体后，通过一系列物理、化学和生物的共同作用，可使污染物浓度递减，水体逐渐净化。

自净作用大致可分为物理净化、化学净化和生物净化等3种，它们可同时发生，又相互影响。

物理净化

水体中的污染物质由于稀释、扩散、沉淀等而使浓度降低。污水排入水域，首先是浓度高的污水为比较洁净的水所稀释；其次，污染物质在水流推动下，发生平流输送；同时，污水排入河流，水流中产生污染物浓度差异，高浓度水流便向低浓度水流方向扩散（参见一维水质模型）。水体中易沉降的浮游污染物质，在水域紊流不显著的地方开始沉降，直至河底。污染物质沉降使河水污染浓度降低，但使河床底质的污染物增加。

化学净化

污染物质由于氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附和凝聚等使浓度降低。流动的水体依靠表层波动将大气中的氧气不断溶入，使水中污染物与氧发生氧化反应。例如，某些重金属离子（铁、锰等）可由氧化而生成难溶物质，在水中沉降、析出。水在不同的酸、碱条件下，对污染物质均有去除作用，但其方式不一样。例如，某些元素在一定酸性环境中形成易溶性化合物，可随水迁移而稀释；在中性或碱性环境中，某些元素可形成难溶化合物而沉降。天然水中含有各种胶体物质和悬浮物质。这些物质多呈微粒状，具有较大的表面积，能吸附和凝聚污染物，使其随水流迁移或沉降，从而起净化作用。

生物净化

生物活动可使污染物质浓度降低。生物净化中以水中微生物对有机物的氧化分解作用最为重要，故又称生物化学净化。有机废水和生活污水排入水域后，即发生腐败性有机质的分解与转化，并消耗水中溶解氧；腐生微生物利用有机物为养料而进行繁殖，使一部分有机物转化为细菌（原生动物的食料），另一部分则转化为无机物。水中有机物逐步转化为无机物和高等生物，即可使水体净化。如果水中的溶解氧耗尽，则有机物分解由好氧分解转为厌氧分解，水便变黑、发臭。

水体自净作用可按发生场所分为：①水中的自净作用，如污染物的稀释、扩散，水中生物化学分解等；②水与大气间的自净作用，如某些气体的释放；③水与水底间的自净作用，如沉淀和底质吸附；④底质中的自净作用。

影响水体自净的主要因素包括：水文，水污染物的物理化学性质，水生生物（特别是微生物），水体周围环境等。