Тврда вода је вода која садржи велике количине Ца2+ и / или Мг2+. Понекад Мн2+ и други мултивалентни катиони су укључени у меру тврдоће. Напомена да вода може садржавати минерале и да се по овој дефиницији не сматра тешком. Тврда вода се јавља природно под условом када вода продире кроз калцијум карбонате или магнезијум карбонате, попут креде или кречњака.
Привремена тврдоћа се карактерише раствореним бикарбонатним минералима (бикарбонат калцијума и бикарбонат магнезијума) који дају катионе калцијума и магнезијума (Ца2+, Мг2+) и карбонатни и бикарбонатни аниони (ЦО32−, ХЦО3−). Ова врста тврдоће воде може се смањити додавањем калцијумовог хидроксида у воду или кључајући.
Трајна тврдоћа је углавном повезана са калцијум сулфатом и / или магнезијум сулфатима у води, који се неће таложити када вода прокуха. Укупна стална тврдоћа је зброј тврдоће калцијума плус магнезијумске тврдоће. Ова врста тврде воде може се омекшати коришћењем јоно-измењивог стуба или омекшивача воде.