L’état des eaux de surface et souterraines est mesuré selon un programme de surveillance défini en décembre 2006 et régulièrement actualisé. Ce programme de surveillance permet de dresser un tableau cohérent et complet de l’état des eaux.

Son cadre est défini par la directive cadre sur l’eau et fixé par des lignes directrices nationales. Chaque bassin a toutefois la possibilité d’établir sa propre stratégie de surveillance. 

Chaque année 1 million d'analyses sont réalisées sur les cours d’eau du bassin Rhin-Meuse à partir des prélèvements d'eau effectués sur 400 sites de surveillance. Les eaux souterraines font l'objet d’investigations tout aussi approfondies sur 500 sites de surveillance.

Le socle du dispositif de surveillance de la qualité des eaux de surface (cours d’eau, plans d’eau) et souterraines est constitué des réseaux requis par les directives européennes, directive cadre sur l’eau (DCE) et directive nitrates, dont trois sont communs aux eaux de surface et aux eaux souterraines :
- Le contrôle de surveillance (RCS) a un objectif de connaissance patrimoniale ;
- Le contrôle opérationnel (RCO) est destiné aux suivis des causes de perturbations du milieu et de l’efficacité des mesures (actions) ;
- Le réseau répondant aux dispositions de la directive « nitrates ».

Trois réseaux supplémentaires sont requis par la DCE pour les eaux de surface :
- Le contrôle additionnel renforce le suivi des masses d’eau superficielle en lien avec des zones protégées ;
- Le contrôle d’enquête lorsque la raison d’une dégradation est inconnue ;
- Le réseau de référence pour établir les conditions de référence de l’état écologique des cours d’eau.

Pour les cours d’eau, des compléments sont apportés par ailleurs pour répondre aux engagements pris d’une part dans le cadre des trois commissions internationales (Rhin, Moselle et Sarre, Meuse) et d’autre part dans le cadre du plan d'action national PCB.

Enfin, tant pour les eaux de surface que pour les eaux souterraines, différents dispositifs de surveillance sont mis en oeuvre pour répondre aux besoins de connaissances complémentaires à celles obtenues par les réseaux DCE et utiles à la gestion de l’eau au niveau du bassin pour piloter les politiques d’actions ou à une échelle plus locale dans des sous-bassins présentant des problèmes spécifiques de gestion :

- Quatre réseaux complémentaires de surveillance de la qualité des cours d’eau. Ces réseaux répondent à des besoins de maintien d’un suivi à long terme de la qualité de l’eau, au suivi de pollutions spécifiques comme les pesticides, à la surveillance de l’état des eaux en période de sécheresse ou à celle de l’évolution de l’état des cours d’eau dans les bassins miniers ;

- Quatre réseaux ou dispositifs de surveillance de la qualité des eaux souterraines. Il s’agit des inventaires régionaux permettant d’obtenir une photographie détaillée de l’état des eaux souterraines, du réseau mis en place pour la surveillance de la qualité des eaux au droit des captages signalés dans le SDAGE, de celui permettant de surveiller la qualité des eaux souterraines du Bassin Ferrifère Lorrain et enfin du dispositif de suivi de la qualité en aval d’installations industrielles ou minières.