Найбільш старим способом труднощі фальсифікації є водяні знаки (або філігрань). В останні роки їх застосовують все рідше, але в багатьох країнах водяні знаки на марках зберігаються як данина традиції, а може бути, і як спосіб залучення уваги філателістів, які не проти пошукати серед таких марок різновиди. На отливной сітці папероробної машини, або на сітці валика, рівняють поверхню паперу, або на спеціальних легких металевих циліндрах поміщають рельєфні металеві зображення у формі майбутніх водяних знаків. Рельєф витісняє частину вологою паперової маси, розсовує її волокна, які розташовуються нерівномірно - гущі або рідше, створюючи в товщі паперового полотна малюнки, літери, цифри і т.д.
Водяні знаки радянських поштових марок: "Килим", "Квадрати і кути", "Ромб", "Кути", "Серп і молот", "Тіньові квадрати"
Як і інші елементи поштових марок, водяні знаки мають різновиди. Наприклад, положення водяного знака, особливо асиметричного, може бути різним (до восьми положень) в залежності від того, як аркуш паперу потрапив в друкарську машину - зворотним боком, з поворотом на 90 або 180 градусів, Останнім часом, коли все більше поштових марок друкується ротаційними (рольовими) машинами на нескінченній паперовій стрічці, змотуваної з рулону, таких різновидів стає все менше.
Розглядають водяні знаки зазвичай на зворотному боці поштових марок на просвіт або в косих променях світла. У деяких країнах застосовують спеціальні прилади філатектори з системою світлофільтрів, а іноді і з підсвічуванням. Через світлофільтри, відповідні кольором поштові марки, вдається розглянути малопомітні водяні знаки. У Радянському Союзі філатектори не випускають, але філателістам відомі й інші способи виявлення та ідентифікації водяних знаків. Поштові марку кладуть вниз зображенням на чорну блискучу облицювальну (кахельну) плитку або на дно чорної блискучої керамічної або пластмасовою чашечки (піали) і розглядають в косих променях світла. Якщо знак не видний, то на зворотний бік марки (навіть з клейовим шаром) піпеткою наносять 1-2 краплі добре очищеного бензину. Він "проявляє" водяний знак і швидко випаровується, не залишаючи слідів. Треба пам'ятати, що застосовувати бензин слід тільки в крайньому випадку, так як він шкідливо впливає на нестійкі фарби деяких поштових марок і штемпелів, легко запалюється.
Можна спробувати "проявити" водяний знак по-іншому. Марку без клею, наклейок та залишків паперу укладають вниз лицьовою стороною на гладке скло і покривають листком тонкої цигаркового паперу, яка не повинна мати зернистості або свого водяного знака. Листок труть круговими рухами торцевою стороною неотточенного графітового олівця, тримаючи його строго перпендикулярно до поверхні (так іноді знімають зображення монет). Через кілька секунд на папері з'явиться контур водяного знака.
І ще одна порада початківцям: перш ніж шукати водяний знак, гарненько перевірте по каталогу, чи є взагалі водяні знаки на ваших марках. Можливо, їх не повинно бути, і ваші пошуки марні. Слід також знати, що в більшості каталогів (за винятком, наприклад, "Михеля" і деяких інших) водяні знаки показані як би з лицьового боку марок. А розглядають їх зазвичай зі зворотного боку і бачать дзеркальне зображення. В історії видання марок відомо чимало випадків, коли вони друкувалися на що була у вжитку папері або на інших матеріалах.