Fischsterben können durch vielfältige Ursachen ausgelöst werden. Diese zu ermitteln, ist Aufgabe der Polizei und des örtlich zuständigen Wasserwirtschaftsamts. Diese veranlassen vor Ort die Sicherstellung von Gewässerproben und Fischen. Das LfU ist in Bayern zentral für die tierärztlichen und chemischen Untersuchungen zuständig. Pro Jahr werden etwa 50 Vorfälle an das LfU gemeldet.
Die Suche nach den Ursachen bei einem Fischsterben ist eine komplexe Aufgabe, die nicht immer eindeutige Ergebnisse liefert. In diesen Fällen muss die Umweltanalytik "kriminalistische" Erfolge liefern. Mögliche Ursachen für das Versterben von Fischen, Muscheln, Krebsen und anderen Wasserorganismen sind unter anderem Gewässerverunreinigungen mit landwirtschaftlichem beziehungsweise kommunalem Abwasser oder mit Chemikalien, wie beispielsweise Pflanzenschutzmitteln oder Feuerlöschmitteln. Zudem können Umwelteinflüsse wie Unwetter oder eine Gewässereutrophierung ebenso wie Krankheiten zum Versterben von Wasserorganismen führen.

