การวิเคราะห์คุณภาพน้ำแม่น้ำเจ้าพระยานี้ได้ทำการวิเคราะห์ โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ MIKE-11 สามส่วน คือ Hydrodynamic(HD model Transport Dispesion (TD model) และ Water Quality(WQ model) เพื่อวิเคราะห์ค่าทางชลศาสตร์ ค่าการแพร่กระจายสารในลำน้ำและ คุณภาพน้ำ ตามลำดับ โดยขอบเขตต้นน้ำอยู่บริเวณ อำเภอบางไทร จ.อยุธยาขอบเขตท้ายน้ำอยู่บริเวณ ปากแม่น้ำ จ.สมุทรปราการ รวมระยะทาง 112 กิโลเมตรสถานีปรับเทียบค่าระดับนำอยู่บริเวณ กรมชลประทานสามเสน(กม.56) และกรมชลประทานปากเกร็ด(กม.70) ส่วนสถานีปรับเทียบคุณภาพน้ำอยู่บริเวณสถานีสูบน้ำดิบสำแล (กม.96) สะพานนนทบุรี(กม.84) และ ปากเกร็ด(กม.70)โดยข้อมูลทั้งหมดเก็บสำรวจในช่วงวันที่ 17-31 มีนาคม 2537 โดยการประปานครหลวง ข้อมูลปริมาณความสกปรกที่ไหลลงสู่แม่น้ำเจ้าพระยาในส่วนของปริมาณน้ำเสียที่ไหลลงมาจากคลองต่าง ๆ คำนวณโดยการแบ่งเขตพื้นที่รับน้ำของคลองต่าง ๆ รายอำเภอ แล้วจึงประเมินปริมาณน้ำเสียจากครัวเรือนแหล่งพาณิชกรรมแหล่งอุตสาหกรรม และ แหล่งเกษตรกรรม ในพื้นที่รับน้ำของคลองนั้น ๆ รวม4 จังหวัด คือ ปทุมธานี นนทบุรี กรุงเทพมหานคร และ สมุทรปราการส่วนค่า บีโอดี ของคลองต่าง ๆ ได้จากข้อมูลการเก็บสำรวจของรายงานการศึกษาออกแบบระบบบำบัดน้ำเสียที่เกี่ยวข้อง สำหรับการประเมินปริมาณความสกปรกที่ไหลลงสู่แม่น้ำเจ้าพระยา ในปี 2540 2550 และ2560 นั้น ได้คำนวณจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของจำนวนประชากร อัตราการขยายตัวทางเศรษฐกิจ และอุตสาหกรรม ในปีนั้น ๆ ผลการคำนวณพบว่า แม่น้ำเจ้าพระยาในสภาพปัจจุบันมีคุณภาพต่ำกว่ามาตร ฐานแหล่งน้ำประเภทที่ 4 โดยในปี 2537 มีค่าบีโอดีสูงสุด เท่ากับ 6.2 มก./ล.และผลจากการมีโครงการบำบัดน้ำเสียกรุงเทพมหานครระยะที่ 1 คือ แม่น้ำเจ้าพระยาจะมีค่าอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานแหล่งน้ำประเภทที่ 4 จนถึง บี 2540เท่านั้น คือ มีค่าบีโอดีสูงสุด เท่ากับ 4.5 มก./ล. หลังจากนั้น ค่า บีโอดีจะเพิ่มสูงขึ้นอีก เว้นแต่ว่าจะมีการใช้มาตรการที่มีประสิทธิภาพเพื่อแก้ไขต่อไป