Hiện nay cũng như nhiều nước trên thế giới và trong khu vực, Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến nguồn nước. Nguồn nước, ở nhiều nơi suy giảm nghiêm trọng; mặt khác, tình trạng lũ lụt, nước biển dâng, triều cường, sạt lở bờ biển ngày càng trầm trọng...; phát triển kinh tế, xã hội, tăng dân số, làm phát sinh những mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng, bảo vệ tài nguyên nước và đang đứng trước nguy cơ suy thoái, cạn kiệt do tác động của biến đổi khí hậu và gia tăng khai thác, sử dụng nước ở quốc gia ở thượng nguồn. Cụ thể các thách thức về nguồn nước cần được giải quyết như sau:
Tài nguyên nước Việt Nam phụ thuộc mạnh mẽ vào các nguồn nước quốc tế và đang đứng trước thách thức về an ninh nguồn nước do các quốc gia thượng nguồn tăng cường khai thác nguồn nước. Phần lớn các hệ thống sông lớn của Việt Nam đều là các sông có liên quan đến nước ngoài. Phần diện tích nằm ngoài lãnh thổ của các lưu vực sông quốc tế chiếm hơn 70% tổng diện tích của toàn bộ các lưu vực sông. Trong bối cảnh các nước ở thượng lưu đang tăng cường xây dựng các công trình thủy điện, chuyển nước và xây dựng nhiều công trình lấy nước, chắc chắn nguồn nước chảy về Việt Nam sẽ ngày càng suy giảm và Việt Nam sẽ không chủ động, phụ thuộc vào các nước ở thượng lưu.
Tài nguyên nước phân bố không đều theo cả không gian và thời gian đã dẫn đến xuất hiện các vấn đề khan hiếm và thiếu nước nước trong mùa khô. Theo không gian, khoảng 60% nước mặt Việt Nam thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, hơn 20% thuộc sông Hồng và Đồng Nai và lượng nước tập trung chủ yếu vào mùa mưa. Theo thời gian, mùa khô thường kéo dài từ 6 đến 9 tháng, lượng dòng chảy tự nhiên trong mùa khô chỉ chiếm 20-30% tổng lượng dòng chảy cả năm. Tổng lượng nước hàng năm chiếm 70-80% tập trung vào 3-4 tháng mùa mưa.
Khai thác sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững dẫn đến tình trạng suy giảm tài nguyên nước trong khi hiệu quả sử dụng nước còn thấp. Việc khai thác các hồ chứa thủy lợi cho tưới nông nghiệp, thủy điện cho năng lượng đang gây ra nhiều vấn đề về chia sẻ nước trên lưu vực, cấp nước và duy trì dòng chảy môi trường hạ du. Việc khai thác nước dưới đất thiếu quy hoạch, khai thác quá mức là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt lún nền đất cục bộ ở một số đô thị như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và một số khu vực vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Nhu cầu sử dụng nước gia tăng trong khi nguồn nước có nguy cơ bị ô nhiễm, suy thoái, khan hiếm, cạn kiệt. Nguồn nước mặt ở nhiều khu vực đô thị, khu công nghiệp, làng nghề đều đã có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ, nhiều nơi ô nhiễm nghiêm trọng, như lưu vực sông Nhuệ Đáy, sông Cầu và sông Đồng Nai - Sài Gòn. Nhiễm bẩn, ô nhiễm nguồn nước dưới đất từ ô nhiễm nước mặt, ô nhiễm đất: nhiễm mặn, cạn kiệt nguồn nước dưới đất do khai thác có xu hướng gia tăng nhất là tại các khu vực đô thị, khu dân cư, làng nghề, ven biển của đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ, ven biển miền Trung.
Hệ thống quan trắc giám sát tài nguyên nước có mật độ thưa và thiếu. Về hệ thống quan trắc giám sát tài nguyên nước ở Trung ương các trạm chủ yếu nằm trên sông chính và nhánh lớn; các trạm đầu nguồn, các nhánh trung bình và nhỏ đang thiếu, đặc biệt là trong vùng có khả năng xảy ra lũ lớn, lũ quét. Ở một số khu vực công trình quan trắc còn thưa, riêng 2 vùng Tây Bắc và Đông Bắc Bộ chưa có công trình quan trắc TNN dưới đất nào thuộc mạng quan trắc quốc gia. Ở địa phương, Hệ thống quan trắc còn thưa, chưa đáp ứng được việc giám sát tài nguyên nước một cách tổng quan cho toàn vùng, toàn lưu vực, mà chỉ mang tính dạng điểm, cục bộ cho một khoảnh diện tích, tầng chứa nước khu vực nhất định. Việc giám sát, đưa ra cảnh báo, dự báo đối với mức độ hạ thấp mực nước, nhất là xâm nhập mặn còn rất hạn chế, dẫn đến việc giám sát và cảnh báo gặp nhiều khó khăn.
Biến đổi khí hậu gia tăng đang gây ra những tác động sâu sắc đến tài nguyên nước. Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, có khả năng tác động mạnh lên tài nguyên nước và làm cho những vấn đề vốn rất nghiêm trọng nêu trên đây càng nghiêm trọng hơn, nhiều vấn đề về tài nguyên nước hiện chỉ tiềm ẩn ở dạng các nguy cơ thì có thể trở thành hiện thực.
Bên cạnh đó, những thông tin về tài nguyên nước hiện nay được tính toán/ước tính theo nhiều phương pháp khác nhau và có nhiều nguồn dữ liệu khác nhau nên những kết quả chưa được thống nhất. Do đó, trong quá trình quản lý và khai thác sử dụng nguồn nước gặp nhiều khó khăn. Ngoài ra, với những ngành sử dụng số liệu về nguồn nước làm số liệu cơ bản, đầu vào để tính toán phục vụ các kế hoạch, chiến lược phát triển ngành cũng gặp nhiều khó khăn về thông tin, số liệu nguồn nước và tính chính xác của thông tin, số liệu. Cách mạng công nghiệp 4.0 đang đi vào các lĩnh vực thì lĩnh vực tài nguyên nước hiện nay còn thiếu nguồn dữ liệu cơ bản về nguồn nước do đó việc chia sẻ, kết nối dữ liệu giữa các ngành còn hạn chế. Hiện nay một số ngành khai thác sử dụng tài nguyên nước đã xây dựng được cơ sở dữ liệu cơ bản về quản lý và vận hành công trình khai thác sử dụng nguồn nước phục vụ đời sống và sản xuất. Việc cập nhật công nghệ trong quản lý nhà nước cũng sẽ không hiệu quả nếu thiếu nguồn thông tin, số liệu cơ bản. Mặt khác, sự thiếu đầu tư đồng bộ giữa các ngành trong cuộc cách mạng này cũng làm ảnh hưởng tới kết quả chung của toàn xã hội.
Tóm lại, trong khi số liệu điều tra cơ bản về nguồn nước bao gồm số lượng, chất lượng chưa được xây dựng một cách đầy đủ và đồng bộ. Chính vì vậy trong kỳ kiểm kê tài nguyên nước này cần thực hiện công tác đo đạc bổ sung nhằm cung cấp số liệu số lượng, chất lượng nguồn nước liên tỉnh, liên quốc gia (nguồn nước mặt) chưa được quan trắc, đánh giá.