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水體中農藥之污染來源可分為固定污染源與非固定污染源，固定污染源來自農藥工廠廢水及農場廢水，非固定污染源來自施藥飛散、田水溢流、田水放流及空氣沉降等途徑。

農藥使用後，由農田中經由逕流(run off)方式流出之農藥常小於施用量之0.5％，此現象經常發生在農藥使用後一至二星期內，另有日本學者指出，在水田環境施用農藥後，如無降雨，其農藥流失量常小於施用量之5％；但農藥施用後如遇降雨，則可能經由逕流方式流失20～30％之施用藥量，這些進入環境中之農藥可間接、直接經由食物鏈而進入非目標生物中，對環境生態產生衝擊，並可能影響飲用水水質，更進一步甚至會對水生生態系產生危害。

英國於1985～1987年間，FoE(Friends of the Earth)調查飲用水中農藥殘留，發現其中有298個水樣超過MAC(Maximum Admissible Concentration)單一藥劑標準0.1μg/l，並有70個水樣超過MAC合計藥劑標準0.5μg/l。且依地理區域分析，水樣農藥殘留超過標準之區域大部份為農業耕作區，主要之被檢出農藥為殺草劑。而在歐洲也有相同情形，在農業耕作頻繁(Intensive cropping)區域之水樣中常被檢出高濃度之農藥殘留。根據荷蘭所進行之研究，進入表面水體農藥之來源有95％是來自農業之使用，只有少於5％來自工業或家庭。依上述資料顯示進行水域環境農藥殘留研究，必須將主要農業耕作區域列為重點。1989年在美國34州地下水樣品中檢測出39種不同農藥；在歐洲7個國家之地下水檢出14種不同農藥，在歐美地區地下水中常被檢出之農藥為三氮口井系及酚氧系殺草劑、揮發性燻蒸劑、有機磷或胺基甲酸鹽類殺線蟲劑等。

2003年檢測臺灣主要農業區214件地下水樣品，則皆檢測不到農藥殘留。在2005年一期稻作與二期稻作生長時期，監測於台灣監測稻米生產地區灌溉水系中農藥殘留情況，結果顯示主要檢出藥劑種類與檢出頻率以殺草劑最高，其次為殺菌劑與殺蟲劑。一期稻作生長期間，灌溉水系中藥劑檢出高峰期發生在5～6月份，檢出藥劑與水稻栽培期間使用藥劑相吻合。在二期稻作耕作期間，灌溉水樣檢出農藥比率比一期稻作減少很多，此現象與二期作水稻休耕或轉作有關。殘留藥劑大部份屬於中度至極具環境殘效性藥劑，灌溉水系檢出農藥殘留區域主要發生在水稻耕作區域，在監測期間所採集之天然河水樣品中，並未檢出農藥殘留。

環境中不易降解，與土壤吸附力弱，水溶性高之農藥，可能經由淋洗或滲濾作用而進入地下水層污染地下水。前已述及，當土壤中黏粒及有機質含量高時，由於二者對農藥之吸附力極大，農藥不易由地表滲入地下水中。砂質土壤對農藥之吸附力較弱，如直接於土壤中施用農藥，農藥可能經由滲濾作用而進入地下水中。另外，溶於田水中之農藥亦可能經由田水之溢流而進入溝渠中，再由溝底滲入地下水。