Территория области омывается водами трех арктических морей – Белого, Баренцева и Карского. Основные водные артерии – реки Северная Двина, Онега и Мезень относятся к бассейну Белого моря.
Водопользование в области осуществляется также за счет водной системы бассейна Белого моря. Объем воды, забранной из природных водных объектов в 2013 году, увеличился на 5,95 млн м3, или на 0,85%, по сравнению с предыдущим годом и составил 705,11 млн м3. Из 600,75 млн м3 использованной воды 503,47 млн м3, или 84%, было использовано на производственные нужды.
За последние годы наметилась положительная тенденция в ситуации с использованием водоресурсов. Промышленным предприятиям в 2013 году удалось сократить забор воды на производственные нужды на 3,7% (19,3 млн м3) по сравнению с 2012 годом.
Несмотря на сокращение сброса общего объема сточных вод в водоемы на 0,9% в 2013 году, произошло увеличение на 3,1% сбросов загрязненных неочищенных вод. Согласно данным лабораторных исследований, всего в сточных водах предприятий отмечено 30 наименований загрязняющих веществ. В 2013 году в области сложилась тревожная ситуация с увеличением загрязнения водных объектов следующими опасными химическими веществами: взвешенные вещества – на 0,09%, ХПК – 1,59%, фосфаты – 4,88%, нитраты – 5,61%, нитриты – 47,65%, фенолы – 2,71%, метанол – 9,01%, формальдегид – 6,44%, алюминий – 4,26%, марганец – 2,02%, свинец – 47,02%, хром трехвалентный – 314,96%, кадмий – 100%.
В то же время уменьшился общий сброс в водные объекты области по следующим веществам: БПК – на 7,42%, нефтепродукты – 23,59%, сухой остаток – 7,99%, сульфаты – 17,21%, хлориды – 23,31%, азот аммонийный – 9,78%, СПАВ – 6,15%, танниды – 21,58%, лигнин сульфатный – 99,12%, скипидар – 83,73%, железо – 35,03%, медь – 16,22%, цинк – 55,71%, никель – 85,54%, хром шестивалентный – 37,25%, ванадий – 36,7%
Объем сточных вод, сбрасываемых в Северную Двину, превышает способность реки к самоочищению.
В 2013 году произошло увеличение водоотбора подземных вод на производственные нужды. Причиной этого явилось увеличение карьерного водоотлива на 66%, связанного с началом разработки месторождения алмазов им. В. Гриба.
Основными источниками загрязнения устьевого участка рек являются предприятия целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности Архангельска, Новодвинска и Коряжмы, предприятия жилищно-коммунального хозяйства, суда речного и морского флота. Большую опасность в устье Северной Двины вызывает обилие «брошенных» судов частниками. Суда ржавеют, «захламляют» реку. В основном, они уже не пригодны к эксплуатации. Для сдачи их в металлолом необходимо провести мероприятия (резка, погрузка, транспортировка судов), которые требуют больших материальных затрат. Для решения этой проблемы необходимы денежные средства, которые должны быть выделены экологическим фондом.
Высокий уровень загрязнения воды имеют также реки Кодино (Онежский район), Пуксав (Плесецкий район), Волошка (Коношский район). Причиной являются стоки целлюлозно-бумажных заводов № 1, 2, 5, АО «Соломбальский ЦБК». Сокращение объёмов производства или закрытие предприятий улучшило состояние речных вод, но до полного очищения необходимо ещё длительное время.
Локальные очаги загрязнения встречаются вокруг животноводческих комплексов и крупных птицефабрик. Постоянно существует проблема утилизации отходов, которые представляют угрозу бактериального загрязнения близлежащих водоёмов. Нарушения ландшафтов на ограниченных территориях имеют место при разработке месторождений полезных ископаемых. Изменению подвергается не только почвенно-растительный компонент ландшафтов, но и литогенная основа, не способная к самовосстановлению.
Промышленные и коммунально-бытовые стоки вместе с речной водой выносятся в Белое море. В условиях приливных течений и определённой замкнутости моря отходы производства растворяются в воде, накапливаются в донных отложениях и живых организмах. В последние годы прослеживается сокращение площади, занятой водорослями, уменьшается количественный и видовой состав рыб, отмечаются случаи гибели морских животных.