水中钙、镁离子的总浓度即为硬度，单位为毫摩尔/升。
如果与钙、镁离子结合的阴离子为重碳酸根和碳酸根，此时的硬度即为碳酸盐硬度，因为碳酸盐硬度在沸腾的水中会析出沉淀而消失硬度，故又称为暂时硬度；如果与钙镁离子结合的阴离子为非碳酸根（氯离子或硫酸根），则此时的硬度即为非碳酸盐硬度，也即为永久硬度。各种硬度之间的关系如下：
水的总硬度=钙硬度＋镁硬度=碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度=暂时硬度＋永久硬度