伊勢湾には多くの流入河川（1級河川10水系）が存在し、これを通じて有機物や窒素・リン等の栄養塩類が流入しています。
伊勢湾に流入する汚濁負荷量は、伊勢湾流域を包含する4県の人口推移とともに、1960年（昭和35年）代以降、緩やかな増加傾向にあると考えられます。しかし、算定データが得られている1980年（昭和55年）頃より、汚濁負荷量はCOD（化学的酸素要求量）、T-N（全窒素）、T-P（全リン）ともに継続的に減少しており、総量規制等の汚濁負荷削減対策が効果を発揮していると思われます。
近年の主要な河川の水質は、良好な状態に維持されているものの、2014年度（平成26年度）のCOD流入汚濁負荷量は1979年度（昭和54年度）の汚濁負荷量と比較して、東京湾では約66%減少しているのに対し、伊勢湾は約54%程度の減少にとどまっている。また、2014年度（平成26年度）におけるCODの発生源別の負荷量は、生活系が49%、産業系が38%、その他系が13％となっている。同様にT-Nは、生活系が38％、産業系が19％、その他系が43％、T-Pでは、生活系45%、産業系28%、その他系が27％となっている。