A medida que las tecnologías digitales avanzan rápidamente, sus aplicaciones en la gobernanza ambiental se están volviendo cada vez más generalizadas. En este contexto, nos centramos en el área crítica del control de la contaminación del agua. Utilizando un modelo de efectos fijos, examinamos empíricamente el impacto del monitoreo y la administración digital en las emisiones de contaminación del agua de las empresas y los mecanismos involucrados. Los hallazgos son los siguientes: (1) El monitoreo digital de la contaminación del agua está significativamente correlacionado de manera positiva con las emisiones de contaminación del agua de las empresas, lo que indica que, aunque el monitoreo digital mejora las capacidades de detección de la contaminación, aún no ha logrado reducir efectivamente las emisiones de contaminación. (2) La administración digital reduce significativamente las emisiones de contaminación del agua de las empresas. (3) La administración digital modera positivamente la relación entre la innovación tecnológica empresarial y la contaminación del agua, mientras que el efecto moderador del monitoreo digital no es significativo. (4) El análisis de heterogeneidad revela que los efectos de reducción de la contaminación del monitoreo digital y la administración digital varían significativamente con respecto a la estructura de propiedad de la empresa y la competitividad de la industria. Este estudio proporciona fundamentos teóricos y perspectivas prácticas para mejorar las políticas de regulación ambiental digital.