В работе представлены данные по содержанию в воде р. Илевны основных анионов и катионов, тяжёлых металлов и ионов аммония в донных отложениях. Установлено, что большинство исследованных показателей находится в рамках их предельно допустимых концентраций. Превышения этих значений регистрировались по четырём параметрам. По фосфатам превышение предельно допустимой концентрации установлено в истоке. По фторидиону превышение норматива выявлено в точке отбора, расположенной выше впадения р. Картынь. По железу предельно допустимые значения превышены в устье реки Илевна. Превышение предельно допустимой концентрации по меди выявлено в зоне влияния д. Лазорево, выше впадения р. Мокрой и устьевом створе. Дана оценка токсичности воды по величине агрегационного индекса и процессов самоочищения по величине индекса нитрификации в экосистеме водотока. Показано, что воды р. Илевны характеризуются отсутствием токсичности почти на всём её протяжении. Слабая токсичность воды регистрировалась только после впадения р. Унулка. Установлено, что самоочищающая способность реки варьирует от очень низкой до высокой. Это обусловлено особенностями гидрологического режима водотока в местах отбора проб, а также может быть связано с синергетическими эффектами различных сочетаний тяжёлых металлов и биогенных элементов. На большей части своего протяжения водоток характеризуется средней самоочищающей способностью. Изучены корреляционные зависимости между индексом нитрификации и некоторыми компонентами воды. Хорошие положительные корреляции выявлены между индексом нитрификации и сульфат-ионом. Отрицательные корреляции установлены у индекса нитрификации с железом и калием.