Вода Иваньковского водохранилища гидрокарбонатно-кальцево-магниевого состава. Формирование химического состава и качества воды Иваньковского водохранилища зависит от метеорологических условий, параметров водного баланса, антропогенной нагрузки и временной динамики источников загрязнения, особенностей внутриводоемных процессов.

Качество воды в Иваньковском водохранилище соответствует классу «загрязнённая», а на некоторых участках акватории, в районах городов Твери и Конаково, в устье Шошинского плёса, районах сброса сточных вод пос. Радченко − «очень загрязнённая». В воде водоёма фиксируются превышения в 1,5−3 раза показателей биохимического (БПК) и химического (ХПК) потребления кислорода, предельно допустимых концентраций (ПДК) общего железа, аммонийного азота, нефтепродуктов, цинка, синтетических поверхностно-активных веществ; отмечаются очень высокие концентрации марганца (20−50 ПДК). По комплексу индикаторных биохимических, гидрохимических и биотических показателей водоём оценивается как эвтрофный; на ряде участков − как гиперэвтрофный, особенно в зонах воздействия сточных вод предприятий и хозяйств, а также на участке распространения больших объёмов сбросов подогретых вод от Конаковской ГРЭС (Мошковический залив).

По содержанию фосфора водохранилище относится к эвтрофным водоемам, где согласно разработанным шкалам содержание общего фосфора варьирует от 0.030 до 0.100 мг/л.

Мониторинг качества воды по ряду загрязняющих веществ выявил закономерность повышения концентраций в многоводные годы по всему Волжскому источнику водоснабжения.

По удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ) проведен анализ по створам, расположенным на притоках водосбора. В основном, вода относится к категории «загрязненная», на малых притоках в черте г. Тверь и г. Ржев - «очень загрязненная».

По данным Тверского ЦГМС гидрохимические параметры в устьевых створах водосбора имеют достаточно яркую внутригодовую динамику с максимальными концентрациями в период высоких расходов воды – половодье.

Примечание: - для периода 1986-88 гг. приведены концентрации загрязняющих веществ по данным экспериментальных исследований ИВП РАН с ежедневным отбором проб; - для периодов 2001-2003 гг. и 2015-2017 гг. приведены данные ЦГМС г. Тверь.