富营养化，或者更准确地说是一种营养的膨胀化增长，是水体中营养元素的富集导致的营养过量。这一过程会诱导水生植物和藻类的生长，并由于生物量的负荷，导致水体的耗氧量增加。例如水体中浮游植物的大量增加甚至“水华”是水体营养物质水平提高的反馈。

水体富营养化的根本原因是营养物质的增加。一般认为主要是磷，其次是氮，可能还有碳、微量元素或维生素等。磷的有效性促进植物的过度生长和衰落，相比于其他复杂的植物，更有利于简单的藻类和浮游生物的繁殖，从而造成水质严重下降。磷是植物生长所必需的营养物质，是许多淡水生态系统中植物生长的限制因子。磷酸盐与土壤紧密结合，主要由雨水侵蚀和冲刷进入水体。一旦转移进入湖泊，磷酸盐的削减和消耗变得缓慢，也就加大了解决水体富营养化的难度。这些过量磷酸盐的主要来源是洗涤剂、工业/家用废物和肥料中的磷酸盐。随着20世纪70年代逐步淘汰含磷洗涤剂，工业/家用废物和农业肥料的排放已成为水体富营养化的主要原因。

在氮磷比低于10:1时，或在某个季节，氮也可能成为限制因子。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。

虽然富营养化通常是由人类活动引起的，但它也可以是一个自然富集的过程，特别表现在湖泊水体上。自然和人为影响下的富营养化的区别主要在于时间，自然下的富营养化的发生过程通常十分缓慢，是在地质时间尺度上发生的。