总需氧量是指水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以O₂的mg/L表示。TOD值能反映出几乎全部有机物质完全氧化时所需的氧量，它比BOD、COD和高锰酸盐指数都更接近理论需氧量。但它们之间也没有固定的相关关系。有的研究者指出，BOD₅/TOD=0.1-0.6；COD/TOD=0.5-0.9，具体比值取决于废水的性质。

用TOD测定仪测定TOD的原理是将一定量水样注入装有铂催化剂的石英燃烧管，通入含已知氧浓度的载气（氮气）作为原料气，则水样中的还原性物质在900℃下被瞬间燃烧氧化。测定燃烧前后原料气中氧浓度的减少量，便可求得水样的总需氧量值。

此外根据不同的有机质指标可以根据不同的氧化反应从理论上计算水样的理论耗氧量，如用COD值计算，若以经验式C_aH_bO_cN_dP_eS_f泛指一般有机物，理论上其氧化反应可由下式表达：

即1mol的有机物C_aH_bO_cN_dP_eS_f在氧化反应中要消耗mol的氧，由此可计算出的理论耗氧量为ThOD，其单位一般用g/g表示（即单位质量有机物消耗氧的质量）。

BOD和COD都是利用有机物耗氧的数值来间接地反映水体中有机物的总量。对于同一水样一般地有，它们之间的具体比值因水质不同而异。COD_Cr几乎可以监测出水体中全部有机物所消耗的氧量，其测定基本不受水质的影响；BOD能反应出废水中可生物氧化有机物的量的指标。根据废水的BOD₅/COD值可以评价废水的可生化性以及是否适用生化方法进行处理：一般地BOD₅/COD值大于0.3的废水适合用生化法处理，反之BOD₅/COD值小于0.3的废水往往含有较多的难生物降解物质，不宜用生化法进行处理。

TOD和TOC都是利用燃烧法来测定水中有机物的总量，TOD值几乎可以反映出全部有机物质，而TOC值仅反映含碳有机物。二者的比例关系可粗略判断有机物的种类。对于含碳化合物，因为一个碳原子消耗两个氧原子，即O₂/C=2.67，因此从理论上说，TOD=2.67TOC。若某水样的TOD/TOC为2.67左右，可认为主要是含碳有机物；若TOD/TOC＞4.0，则应考虑水中有较大量含S、P的有机物存在；若TOD/TOC＜2.6，就应考虑水样中硝酸盐和亚硝酸盐可能含量较大，它们在高温和催化条件下分解放出氧，使TOD测定呈现负误差。