水样采集后，应尽快进行分析测定，因为采集水样和分析测定时间隔愈段，分析结果愈可靠。某些项目如溶解氧，PH值等，要在现场测定，或现场固定以免样品在运送途中发生变化。
水样的保存期限决定于水样性质，测定项目的要求和保存条件。一般用于水质理化测定的水样，其保存时间愈短愈好尽可能保持水样原来的成分不变。一般允许的有效时间为：清洁水72h;轻度污染水样48h；严重污染水样12h。
若水样不能及时分析，应设法防止水质发生变化，通常是控制PH值，加入化学试剂，冷藏或冷冻。
冷藏能阻止微生物活动，所以样品应在低温（2-5℃）下保存并置于暗处，以减慢物理与化学变化的速率。如测定生化学氧量的水样的保存即是如此。这种报春方法对后续其他组分的测定无不良影响。但冷藏并不适用于长期保存的样品，如需保存较长时间，可采用冷冻（-20℃），但应注意掌握熔触和冻结的技术。
加入一些化学试剂，可以固定水样中某些待测组分。例如，加入一种杀菌剂以抑制生物的作用；测定金属时，加酸使PH≤2，一般加硝酸，某些测定指标也可加盐酸或硫酸。加酸降低了水样的PH值，可减低金属离子被容器壁吸附。对某些组分需加碱保存。甲酸或加碱，也可抑制生物的作用。
化学试剂（也称保存剂）应事前加入空水样瓶中（如测定硫化物），也可采样后立即加入水样中。无论加何种保存剂，应不干扰待测组分的分析。