시화호 유역 내에서 발생한 오염물질 중 유기물과 중금속이 치명적인 영향을 미치고 있다. 이 물질은 생명체의 생존을 위협할 뿐 아니라 수질과 퇴적물의 상태를 악화시킨다.
시화호 유역 내에서 발생한 오염물질은 호수의 수질과 퇴적물을 오염시켰다. 특히 다양한 오염물질 중에서 유기물과 중금속에 의한 오염이 심하게 나타났다. 유기물의 축적은 퇴적물과 호수 저층수의 산소를 고갈시키며, 무산소 환경에서는 메탄과 황화수소 등 의 유독가스가 발생하는 등 생명체의 생존에 위협을 주게 된다. 무산소환경의 형성은 퇴적물로부터 영양염의 용출을 증가시켜 수질의 부영양화를 촉진하는 하나의 요인이 되기도 한다. 그리고 환경 내에서 계속 순환하는 지속성 오염물질(persistent pollutant)인 중금속은 생물체에 농축되어 먹이사슬에 따라 그 농도가 증가하여 생명을 위협하는 독성을 나타내기도 한다.