Tvrdá voda je voda, která obsahuje velké množství Ca2+ a / nebo Mg2+. Někdy Mn2+ a další multivalentní kationty jsou zahrnuty do míry tvrdosti. Poznámka: voda může obsahovat minerály, a přesto není považována za tvrdou, podle této definice. Tvrdá voda se přirozeně vyskytuje za podmínek, kdy voda pronikne uhličitanem vápenatým nebo uhličitanem hořečnatým, jako je křída nebo vápenec.
Dočasná tvrdost je charakterizována rozpuštěnými bikarbonátovými minerály (hydrogenuhličitan vápenatý a hydrogenuhličitan hořečnatý), které poskytují kationty vápníku a hořčíku (Ca2+, Mg2+) a anionty uhličitanu a hydrogenuhličitanu (CO32−, HCO3−). Tento druh tvrdosti vody lze snížit přidáním hydroxidu vápenatého do vody nebo jeho vařením.
Trvalá tvrdost je obvykle spojena se síranem vápenatým a / nebo síranem hořečnatým ve vodě, který se při vaření vody nevysráží. Celková trvalá tvrdost je součtem tvrdosti vápníku plus tvrdosti hořčíku. Tento typ tvrdé vody může být změkčen pomocí iontoměničové kolony nebo změkčovače vody.