Nước trong tự nhiên được phân loại thành nước cứng hoặc nước mềm tùy thuộc vào loại và lượng khoáng và muối tự nhiên hòa tan trong đó. Nước cứng có hàm lượng các chất khoáng hòa tan tương đối cao đến rất cao trong khi nước mềm có hàm lượng hòa tan thấp.

Nước cứng là loại nước tự nhiên chứa trên 3 mili đương lượng gam cation canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) trong một lít nước. Nước chứa nhiều Mg²⁺ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca²⁺ và Mg²⁺ đặc trưng cho tính chất cứng của nước. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng ở nước ngầm.

Hai loại độ cứng phổ biến trong nước là độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu. Độ cứng tạm thời của nước có thể loại trừ bằng việc bổ sung vôi hoặc bằng cách đun sôi, trong khi đó không thể loại bỏ độ cứng vĩnh cửu của nước bằng cách đun sôi, chúng có xu hướng hòa tan hơn khi nhiệt độ tăng và chỉ có thể loại bỏ bằng cách sử dụng hóa chất hoặc các thiết bị khác.

Một loại mẫu nước cứng có chứa các ion Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-. Chất được dùng để làm mềm mẫu nước cứng trên là