Der Sauerstoffgehalt wird durch verschiedene physikalische und chemische Prozesse beeinflusst, die einander überlagern. Durch atmosphärische Belüftung in Abhängigkeit von Temperatur und Turbulenz findet eine Anreicherung statt ebenso wie durch biogene Belüftung (Photosynthese) von Algen und Wasserpflanzen. Da die Photosynthese in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung nur tagsüber stattfindet, verändert sich in einem nährstoffübersättigten Gewässer mit übermäßigem Pflanzenwuchs der Sauerstoffgehalt im Tagesverlauf besonders stark. Anthropogene Einträge von Abwasser oder Nährstoffen erhöhen die Menge an organischer Substanz. Deren Abbau durch Bakterien, sowie die Atmung der Organismen führt zu Sauerstoffzehrung. Die Sauerstoffbilanz eines Gewässers ist der entscheidende Überlebensfaktor für alle höheren Organismen. Übersättigung schadet ebenso wie Mangel.

Der Sauerstoffhaushalt von Werra, Fulda und Weser ist kennzeichnend für nährstoffübersättigte, planktondominierte Fließgewässer. Besonders in den gestauten Bereichen kann es in den Sommermonaten durch die beschleunigten Stoffwechselprozesse immer wieder zu Sauerstoffdefiziten kommen. Die Differenzen zwischen den gemessenen Minima und Maxima dokumentieren die Tagesgänge der biogenen Sauerstoffproduktion.

Die Sauerstoffsättigung im Wasser ist hauptsächlich von der Temperatur abhängig. Je kälter das Wasser ist, umso mehr Sauerstoff kann es lösen. Bei 10 °C entsprechen etwa 11 mg/l Sauerstoff einer Sättigung von 100 %. In einem Fließgewässer wird üblicherweise der Bereich von 80-120 % Sättigung als normal angesehen. Werte unter 80 % deuten auf stark sauerstoffzehrende bakteriologische Abbauprozesse hin. Werte über 120 % deuten auf durch übermäßigen Nährstoffeintrag verursachtes verstärktes Algenwachstum hin.