渭河流域天然水质主要受气候、降雨径流、土壤植被、地质地貌等自然环境影响，流域大部分地区天然水质良好。渭河干流矿化度从上游至下游呈递减趋势，泾河入渭后，矿化度又升高，矿化度在500mg/L~700mg/L之间，属软水和中等硬度水。部分山区、干旱区有微咸水、高含氟水。微咸水区主要分布在石川河一带，含有较高的氟化物及硫酸盐，水质咸涩；高含氟水主要分布在礼泉、蒲城、大荔部分地区。 

    渭河流域潜水水化学特征与地貌及地下水的补给、径流、排泄条件有密切关系。黄土高原的黄土丘陵区，多为低矿化度的重碳酸盐型水；关中盆地多为矿化度小于1g/L的重碳酸盐型水；渭河以北、泾河以东局部地区地下水矿化度较高，为3g/L~5g/L或大于5g/L。