Кальцій – один з найголовніших іонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабомінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його співвідношення з іншими хімічними елементами зменшується. В природних водах Са2+ утворює важкорозчинні сполуки з карбонатами та сульфатами, які в значній кількості випадають в осад. Внаслідок цього його концентрація як в морській, так і в прісній воді звичайно не перевищує 1‰. Кальцій в хімічних реакціях виступає як активний відновник; легко взаємодіє з киснем, утворюючи у воді гідроксид кальцію Са(ОН)2.
Основним джерелом надходження кальцію в поверхневі води є вимивання з вапняків, доломітів, вапнякового цементу, гіпсу. Певна частина його надходить у водойми внаслідок вивітрювання з кальціймістких сполук. В підземні води він переходить в процесі фільтрації через поверхневі шари грунту. Значна кількість кальцію надходить у водойми із стічними водами та за рахунок змиву з сільськогосподарських угідь, де застосовуються мінеральні добрива, що містять його фосфорні сполуки.