在充分的或最优化的完整性状态下，水生态系统具备区域自然生境所应包含的全部本土生物多样性和生态学进程，其结构和功能未受到人类活动胁迫的干扰，本地种群能够持续繁衍。

在组成结构上，水生态系统完整性包括物理完整性、化学完整性和生物完整性三个方面的内容。在生态学过程上，水生态系统完整性体现为生态系统健康、抵抗力及恢复力和自组织能力。其中，生态系统健康为常规条件下维持生态系统最优化运行的能力，抵抗力及恢复力为生态系统抵抗人类胁迫等外界干扰维持最优化运行的能力，自组织能力为生态系统继续进化和发展的能力。

从热力学平衡角度看，水生态系统是一个远离平衡状态的、非线性的开放系统，生态系统的稳定和发展，需要不断与外界交换物质和能量，产生系统内部梯度，并通过自组织过程，由原来的无序结构转变为稳定的有序结构。水生态系统的演替，实际上是它在每个演替阶段通过自组织而消耗输入能量的过程。在无外来干扰条件下，随着自组织的发展，水生态系统将逐渐拥有更强的能量捕获能力，更强的呼吸和蒸腾作用，更多的能量流通和物质循环途径，更优的营养结构，更丰富的生物多样性和更大的生物量。

水生态系统完整性的维持机制具有不同表现形式。在外来干扰条件下，水生态系统在自组织过程中可能存在5个演替方向：①水生态系统维持原有的状态，其耗散结构和完整性没有受到影响；②水生态系统沿着热力学分支返回到早期的演替阶段，耗散结构发生变化，其完整性受到一定程度的影响；③水生态系统经过分歧点沿着新的热力学分支产生新的耗散结构，其完整性受到一定程度的影响；④水生态系统演替到某一状态点后发生灾变，然后沿着新的热力学分支形成新的耗散结构，其完整性在受到严重破坏后，通过系统的自组织作用，经过一段时间后，在一定程度上得到修复；⑤水生态系统崩溃，系统的完整性完全被破坏。从水生态系统内在的自组织进程来看，在外来干扰下，如果水生态系统能够一直维持它的组织结构、稳定状态、抵抗力、恢复力以及自组织能力，那么就是一个完整性良好的水生态系统。

水生态系统完整性评价常用多个生态指标描述生态系统组成和功能性质，并通过数学方法构建综合指数，反映生态系统完整性状况。评价过程主要包括评价指标筛选和综合评价。水生态完整性评价从生物、物理、化学完整性等方面评价，其中生物完整性常常用不同群落完整性指数表示，包括鱼类群落生物完整性指数、附着生物完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数、周丛生物完整性指数、藻类完整性指数、浮游生物完整性指数及高等维管束植物完整性指数等；物理完整性用定性生境评价指数和物理生境指数表示；化学完整性用水质指数进行评价，水质指数较多，选用指标各异，常根据评价区域的具体情况而定。