Tvrda voda je voda koja sadrži velike količine Ca2+ i / ili mg2+. Ponekad Mn2+ i ostali multivalentni kationi uključeni su u mjeru tvrdoće. Napomena da voda može sadržavati minerale i da se prema ovoj definiciji ne smatra tvrdom. Tvrda voda se javlja prirodno pod uvjetom da voda prodire kroz kalcijeve karbonate ili magnezijeve karbonate, poput krede ili vapnenca.
Privremenu tvrdoću karakteriziraju otopljeni hidrogenkarbonatni minerali (kalcij bikarbonat i magnezij bikarbonat) koji daju katione kalcija i magnezija (Ca2+, Mg2+) i karbonatni i bikarbonatni anioni (CO32−, HCO3−). Tvrdoća vode može se smanjiti dodavanjem kalcijevog hidroksida u vodu ili ključajući.
Trajna tvrdoća uglavnom se povezuje s kalcijevim sulfatom i / ili magnezijevim sulfatima u vodi, koji se neće taložiti kada voda prokuha. Ukupna trajna tvrdoća zbroj je kalcijeve tvrdoće plus magnezijeve tvrdoće. Ova vrsta tvrde vode može se ublažiti korištenjem ionske izmjene na stupcu ili omekšivača vode.