Termiese besoedeling is die agteruitgang van waterkwaliteit deur enige proses wat die omringende watertemperatuur verander. 'n Algemene oorsaak van termiese besoedeling is die gebruik van water as 'n afkoelmiddel deur kragsentrales en industriële vervaardigers. Water wat as 'n afkoelmiddel gebruik is, word teen 'n hoër temperatuur in die natuurlike omgewing gestort; die verandering in temperatuur verminder die beskikbare suurstof en affekteer die samestelling van die ekosisteem. Vis en ander organismes wat by 'n spesifieke temperatuur aangepas is, kan deur 'n skielike verandering in watertemperatuur ('n skielike toename óf afname) doodgemaak word. Dit staan bekend as "termiese skok". Stedelike afloop—stormwater wat oor paaie en parkeerareas in oppervlakwater spoel—kan ook 'n bron van verhoogde watertemperature wees. Verhoogde temperature verlaag die vlak van opgeloste suurstof in water. Dit kan akwatiese diere soos visse, amfibieë en ander akwatiese organismes benadeel. Termiese besoedeling kan ook die metaboliese tempo van akwatiese diere verhoog. Verhoogde ensiemaktiwiteit veroorsaak byvoorbeeld dat organismes meer kos binne 'n korter tydjie inneem as wat die geval sou wees indien die omgewing nie versteur is nie.