城市有现代化的工业、建筑、交通、运输、通讯联系、文化娱乐设施及其他服务行业，为居民的物质和文化生活创造了优越条件，但也因人口密集、工厂林立、交通频繁……而使环境遭受严重的污染和破坏，威胁人民安全、宁静而健康的工作和生活。
1）城市化对大气环境的影响
（1）城市化改变了下垫面的组成和性质：城市用砖瓦、水泥以及玻璃和金属等人工表面代替了土壤、草地和森林等自然地面，改变了反射和辐射面的性质及近地面层的热交换和地面粗糙度，从而影响大气的物理性状。
（2）城市化改变了大气的热量状况：城市化消耗大量能源，并释放出大量热能。大气环境所接受的这种人工热能，接近、甚至超过它所接受的太阳和天空辐射。据统计，西德汉堡得自煤燃烧的热能约为40卡／厘米2，而它在冬季所接受的太阳和天空辐射能为42卡／厘米2。
（3）城市化大量排放各种气体和颗粒污染物：这些污染物会改变城市大气环境的组成。一般说来，在工业时代以前，城市燃料结构以木柴为主，大气主要受烟尘污染，十八世纪进入工业时代以来，城市燃料结构逐渐以煤为主，大气受烟尘、二氧化硫及工业排放的多种气体污染较重，进入本世纪后半期以来，城市中工业及交通运输以矿物油作为主要能源，大气受CO、NOx、HC、光化学烟雾和二氧化硫污染日益严重。
因而，相对地说，城市气温、云量、雾量、降雨量、烟尘、碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物以及多环芳烃等有害气体含量较高。伦敦型烟雾和洛杉矶型烟雾等重大污染事件大都发生在城市中。但相对湿度、能见度、风速、地平面所接受的总辐射和紫外辐射等则较低，而局部湍流则较多。由于城市气温高于四周，往往形成城市热岛（图1-1）。城市市区被污染的暖气流上升，并从高层向四周扩散；郊区较新鲜的冷空气则从低层吹向市区，构成局部环流（图1-2）。这样，加强了城区与郊区的气体交换，但也一定程度上使污染物囿于此局部环流之中，而不易向更大范围扩散、稀释，常常在城市上空形成一个污染物幕罩。
2）城市化对水环境的影响
（1）对水量的影响：城市化增加了房屋和道路等不透水面积和排水工程，特别是暴雨排水工程，从而减少渗透，增加流速，地下水得不到地表水足够的补给，破坏了自然界的水分循环，致使地表总径流量和峰值流量增加，滞后时间（径流量落后于降雨量的时间）缩短，其关系如图1-3所示。城市化对洪水流量变化的影响，可用城市化前、后流量变化的比值来表示。由图1-4可看出比值是随着排水工程的排水面积百分数及城市化所导致的不透水面积百分数的增加而增加的，等值线是按左下方向右上方递增的顺序排列的。城市化不仅影响到洪峰流量增加，而且也导致频率增加。从图1-5可看出流量为100英尺3/秒的洪峰，在未城市化前其复现间距约为3年，即每10年内约出现3次，如排水工程排水面积及不透水面积百分数分别增加到20—20，则达到和趋近100英尺3/秒流量的洪峰每10年内将出现6次；如增加到40—40，则将为13次；如增加到50—50，则将为17次；如增加到80—60，则将超过20次。而随着洪峰流量及频率的增加，则径流的侵蚀和搬运能力均将相应的增长，因而固体径流也将相应地增加。
城市化将增加耗水量，往往导致水源枯竭、供水紧张。地下水过度开采，常招致地下水面下降和地面下沉。
（2）对水质的影响：这主要指生活、工业、交通、运输以及其他服务行业对水环境的污染。在十八世纪以前，以人畜生活排泄物和相伴随的细菌、病毒等的污染为主，常常导致水质恶化、瘟疫流行。十八世纪以后，随着近代大工业的发展，工业“三废”日益成为城市环境的主要污染源，如美国1968年城市污水量约820亿米3，其中工业废水540亿米3，约占2/3，数量大、成分复杂，污染严重。