造成我國水體環境嚴重汙染且難以短期解決的原因是多方面和高度復雜的，涉及資金投入嚴重不足、產業結構不合理、管理體制不完善、決策與運行管理不當、監管與績效管理不到位、關鍵技術與成套設備缺乏自主發展等方面。要解決現有的水汙染問題，在各級政府和企業不斷加大水汙染控制與治理基本建設投入的同時，必須依靠科技的支撐，建立科學的工作平臺，提升自身的能力，通過重大科技攻關與科技創新，壹方面攻克水體汙染控制與治理中的壹些重點和難點問題，形成具有自主知識產權、適合國內實際需求的關鍵技術突破和成套技術方案，另壹方面將國家在前幾個五年計劃期間研究和開發的成熟技術進行集成應用，探尋配套技術經濟政策、技術標準、績效平臺和運行監管等方面的創新發展，並與水汙染問題突出、亟待解決的區域治理工程規劃相結合，進行系統技術集成和應用，建立城市水環境質量綜合改善、飲用水安全保障、汙水處理及再生利用、汙泥處理處置等方面的系列示範工程和區域性綜合示範。
因此，實施本重大專項，通過關鍵技術研究開發、系統集成和應用示範，將比較全面的解決我國水汙染控制與治理的重大技術瓶頸問題，健全水汙染控制的支撐體系，提升政府部門的行政能力，建立水汙染控制與治理技術及設備產品體系，帶動水汙染控制與治理行業的技術升級和產業發展，為國家和地方水汙染控制與治理規劃和重大工程建設提供強有力的技術支撐和科學示範，對構建和諧社會、實現可持續發展具有重大的戰略意義。