В статье приводятся результаты изучения пространственно-временной изменчивости качества вод Невской губы Финского залива Балтийского моря. Оценка качества вод в период 1988-2016 гг. выполнена на модели распознавания образов, включающей обучающую и распознающую системы. Распознавание проведено по 14 характеристикам, объединенным в 4 частных и 2 интегральных показателя. Установлены причинно-следственные связи между качеством воды и определяющими его факторами. Показано, что качество вод губы в большей степени определяется показателями, традиционно использующимися для выявления продуктивности водоема и, в меньшей степени, – поступлением антропогенных поллютантов. Химический состав воды Ладожского озера является для Невской губы фоном, на который накладываются стоки биогенных веществ со станций аэрации. Введенная в 2005 году технология глубокой очистки стоков существенно улучшила экологическую обстановку в губе. Главным фактором, сдерживающим антропогенное эвтрофирование, и одновременно, ухудшающим качество воды, являются гидротехнические работы на мелководных акваториях. Генерируемая ими высокая мутность воды лимитирует первичную продукцию и является основным фактором, препятствующим цветению воды в Невской губе. В статье приводятся 6 графиков временной и 15 карт пространственной изменчивости качества воды в губе по результатам интегральной оценки. За 28 лет качество воды изменяется от «чистой» с 1988–2003 годах до «умеренно-загрязненной» в остальные годы. В пространстве качество воды изменяется от «очень чистой» в приустьевых районах губы до «загрязненной» на всей акватории в годы строительства порта «Морской фасад» Санкт-Петербурга.