La pollution thermique, qui consiste à modifier la température d'un plan d'eau par des moyens non naturels, est le plus souvent causée par la chaleur générée par les processus industriels. Elle est aussi parfois causée par des pratiques de déforestation ou d'urbanisation telles que l'abattage d'arbres du rivage ou la pose d'asphalte.
Les processus industriels qui utilisent l'eau comme agent de refroidissement sont les plus susceptibles de provoquer une pollution thermique. Les usines utilisent parfois l'eau des lacs ou des ruisseaux pour parcourir l'usine et réduire la température des machines. La chaleur dégagée par la machinerie est absorbée par l'eau, augmentant la température globale de la masse d'eau lorsqu'elle est pompée vers la rivière ou le lac.
Les contributions de la déforestation et de l'urbanisation à la pollution thermique sont moindres que celles des procédés industriels, mais elles restent néanmoins significatives. Lorsque les arbres sont retirés du rivage, plus de lumière du soleil atteint le plan d'eau, augmentant sa température. L'urbanisation entraîne une pollution thermique de plusieurs manières. L'asphalte, qui est couramment utilisé dans les villes, est de couleur foncée et absorbe donc beaucoup de chaleur du soleil. L'eau qui s'accumule sur l'asphalte et s'écoule dans les rivières et les lacs est chaude et augmente la température globale du plan d'eau. L'urbanisation provoque aussi souvent la perturbation des sols riverains et l'érosion des sols dans l'eau. Une eau trouble car contenant des particules de sol absorbe plus de chaleur des rayons du soleil que l'eau claire.
