城市径流中污染物组分及浓度随城市化程度、土地利用类型、交通量、人口密度和空气污染程度而变化。一般雨洪径流中的污染物来自三个方面：降水、土地表面和下水道系统。其中污染物大概分为：悬浮固体（SS），重金属，富营养化物质（如氮，磷），细菌和病毒，油脂类物质，酸类物质，有毒有机物（除草剂等）和腐殖质。排入水体的污染物当在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量时，就会导致水的物理、化学及微生物性质发生变化（溶解氧降低、富营养化和毒性作用），使水体固有的生态系统和功能受到破坏，限制潜在的水资源利用（如供水、娱乐、渔业等）。

    降水，即降雨和降雪，对径流污染物的贡献包括降水淋洗空气污染物的部分。研究表明：在屋顶产生的径流里，10~25%的氮、25%的硫和不到5%的磷来自降雨，而在停车场、商业区和交通繁忙街道产生的径流中，几乎所有氮、16%~40%的硫和13%的磷来自降雨。近年来，由于大气污染严重，在某些地区和城市出现酸雨，严重时，pH值达到3.1，因而降雨初期的雨水是酸性的。酸雨主要是工业和交通工具产生的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）释放到大气中，并溶于云雾而形成硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3），然后随气流输送，*终成为酸雨降落至地面。

    地表污染物以各种形式积蓄在街道、阴沟和其它与排水系统直接相连接的不透水表面上。如行人抛弃的废物，从庭院和其它开阔地上冲刷到街道上的碎屑和污染物，建造和拆除房屋的废土、垃圾、粪便或随风抛洒的碎屑，汽车漏油与排放的尾气，轮胎磨损，从空中干沉降的污染物等。这些地表污染物在雨洪期间可能会进入水体。

    排水系统也对雨洪径流水质有影响，主要有雨水口中的沉积物和合流制排水系统漫溢出的污水。在合流制排水系统里，废水和雨洪掺混在一起输送到受纳水体或污水处理厂。当雨洪径流流速较大时，排水管网中无雨期沉积下来的污染物被冲起并带走。同时一般城市中仍旧存在人为有意或无意造成的雨污水管道混接、工业废水管道和生活污水管道直接排放水体的现象。由于排水管道缺乏维护、出现不均匀沉降等原因，也会造成管道雨（污）水渗漏的增加。根据2002年的估计数据，目前全国80%左右的城镇污水没有经过处理就直接排放，造成1/3以上的河段受到污染，90%以上的城市水域污染严重，近50%的城镇水源不符合饮用水标准。

    有潮汐的河流，河流的涨潮落潮将降低水体的流动和置换，使污染负荷不能释放，天长日久，污水在河道中回荡，污染物在河道中累积叠加。

    城市水体受到污染的原因还包括周边水源水质的影响、航运污染源的影响等。