Hårt vatten är vatten som innehåller stora mängder Ca2+ och / eller mg2+. Ibland Mn2+ och andra multivalenta katjoner ingår i måtten på hårdhet. Observera att vatten kan innehålla mineraler och ändå inte anses hårt, enligt denna definition. Hårt vatten förekommer naturligt under förhållanden där vatten perkolerar genom kalciumkarbonater eller magnesiumkarbonater, såsom krita eller kalksten.
Tillfällig hårdhet kännetecknas av upplösta bikarbonatmineraler (kalciumbikarbonat och magnesiumbikarbonat) som ger kalcium- och magnesiumkatjoner (Ca2+, Mg2+) och karbonat- och bikarbonatanjoner (CO32−HCO3−). Denna typ av vattenhårdhet kan reduceras genom att tillsätta kalciumhydroxid till vattnet eller genom att koka det.
Permanent hårdhet förknippas vanligtvis med kalciumsulfat och / eller magnesiumsulfat i vattnet, vilket inte kommer att fälla ut när vattnet kokas. Total permanent hårdhet är summan av kalciumhårdhet plus magnesiumhårdhet. Denna typ av hårt vatten kan mjukas upp med användning av en jonbytarkolonn eller vattenmjukgörare.