Bir su kütlesinin sıcaklığını doğal olmayan yollarla değiştirme eylemi olan termal kirlilik en çok endüstriyel işlemlerden üretilen ısıdan kaynaklanır. Ayrıca bazen ağaçların kıyıdan çıkarılması veya asfalt döşenmesi gibi ormansızlaşma veya şehirleşme uygulamalarından da kaynaklanmaktadır.
Suyu bir soğutma maddesi olarak kullanan endüstriyel işlemlerin büyük olasılıkla termal kirlenmeye neden olması muhtemeldir. Fabrikalar bazen tesiste dolaşmak ve makinelerin sıcaklığını düşürmek için göllerden ya da akarsulardan su kullanırlar. Makine tarafından verilen ısı, su tarafından emilir ve tekrar nehre veya göle geri pompalandığında su kütlesinin genel sıcaklığını yükseltir.
Ormansızlaşma ve kentleşmenin termal kirliliğe olan katkısı, endüstriyel süreçlerden daha küçüktür, ancak yine de önemlidir. Ağaçlar kıyı şeridinden alındığında, daha fazla güneş ışığı su kütlesine ulaşarak sıcaklığını yükseltir. Kentleşme, termal kirlenmeye çeşitli yollarla neden olmaktadır. Şehirlerde yaygın olarak kullanılan asfalt, koyu renklidir ve bu nedenle güneş ışığından çok fazla ısı emer. Asfaltta toplanan ve nehirlere ve göllere akan su sıcaktır ve su kütlesinin genel sıcaklığını yükseltir. Kentleşme ayrıca sık sık kıyı topraklarının bozulmasına ve toprağın suya aşınmasına neden olur. Bulutlu su çünkü toprak parçacıkları içerir, güneş ışınlarından berrak sudan daha fazla ısı emer.
