机物主要为酚类、有机腈类、PAHs、含氮杂环、含氧杂环等物质及少量的酯类、烷烃和含卤有机物等.
其中酚类、PAHs、喹啉类和有机腈类等有机污染物在焦化废水中具有浓度高、种类多的特点，并具有特殊的分子结构，这类有机物可归纳为焦化废水的特征性有机污染物.
通过对于两个典型焦化厂废水的检测，发现有44种酚类物质存在于焦化废水中，其中苯酚、甲基取代酚和萘酚占据较大比重。目前普遍认为，酚类物质是煤中的酚羟基在煤的热解过程中直接进入焦油中生成.
发现58种PAHs存在焦化厂废水中，主要为其甲基衍生物，主要为3环和4环PAHs，由于原煤中含有大量的低于五环的PAHs物质及其甲基衍生物，在煤的焦化过程中2—3环的PAHs会挥发进入到焦炉废气并最终进入到焦化废水中.除此之外，PAHs在焦化过程还可以通过热裂解过程生成，并进入到了焦化废水中.
分析还发现144种含氮杂环化合物存在于焦化厂废水中，其中喹啉类、吡啶类和吲哚类为典型代表，由于原煤中含有大量的氮、氧和硫等元素，在煤的不完全燃烧过程中会产生各种杂环化合物，其生成机理与PAHs相似.
此外，检测发现50种腈类化合物存在焦化废水中，其中主要为2-氨基氰苯.有机腈化物分布在焦化各工艺过程中，在工业煤气洗涤废水和高炉煤气洗涤废水中的含量可达几十个mg˙L-1.
特征性有机物污染物在焦化生成过程中具有其特殊的生成机制，使其在焦化废水中显示出高浓度，并且此类污染物具有一定的毒性和生态危害性，将是焦化废水治理的重点.对特征性污染物的识别，可以区分焦化废水的属性，为处理达标排放提供了靶点.
除特征性有机污染物外，焦化废水中还广泛存在其它类型的有机污染物，这类有机物广泛存在于其它类型工业废水或市政污水中，并不为焦化废水所特有，并且含量较低，此类有机物可归类为焦化废水的非特征性有机污染物.这些物质包括邻苯二甲酸酯类、氯苯、多氯联苯和吲哚等，虽然为非特征性有机污染物，其中一些物质在焦化废水中的浓度仍可达56.3μg˙L-1.