城市徑流是城市化過程中產生的雨水、景觀灌溉、洗車等地表徑流。 不透水表面（道路、停車場和人行道）是在土地開發過程中建造的。 在下雨、暴風雨和其他降水事件期間，這些表面（由瀝青和混凝土等材料建造）與屋頂一起將受污染的雨水帶到雨水渠，而不是讓水滲入土壤。 這導致地下水位下降（因為地下水補給減少）和洪水，因為留在地表的水量更大。 大多數市政雨水管道系統將未經處理的雨水排放到溪流、河流和海灣。 這種多余的水還可以通過地下室的后備箱和建筑物墻壁和地板的滲漏進入人們的財產。

城市徑流可能是全球城市社區中城市洪水和水污染的主要來源。

從城市地區的不透水表面流出的水往往會從道路和停車場吸收汽油、機油、重金屬、垃圾和其他污染物，以及草坪上的化肥和殺蟲劑。 道路和停車場是多環芳烴 (PAH) 的主要來源，多環芳烴是汽油和其他化石燃料燃燒的副產品，也是重金屬鎳、銅、鋅、鎘和鉛的主要來源。 屋頂徑流會產生大量合成有機化合物和鋅（來自鍍鋅排水溝）。 當肥料施用不當或草坪施肥過度時，住宅草坪、公園和高爾夫球場的肥料使用是城市徑流中硝酸鹽和磷的可測量來源。

侵蝕土壤或維護不善的建筑工地通常會導致徑流沉積增加。 沉淀物經常沉降到水體底部，直接影響水質。 水體中過多的沉積物會通過土壤中存在的高水平養分增加感染和疾病的風險。 這些高水平的營養物質可以減少氧氣并促進藻類生長，同時限制原生植被的生長，這可能會破壞水生生態系統。沉積物和懸浮固體含量過高也有可能破壞現有的基礎設施。 沉積可以通過堵塞地下注入系統來增加地表徑流。 增加的沉積水平也可以減少水庫后面的儲存量。 水庫容量的減少會導致公共土地機構的開支增加，同時也會影響水上娛樂區的質量。

徑流還可以誘導海洋生物中毒素的生物積累和生物放大。 少量重金屬通過徑流進入海洋，這些重金屬會在水生動物體內積累，導致金屬中毒。 這種重金屬中毒也會影響人類，因為食用中毒動物會增加重金屬中毒的風險。

隨著雨水被引入雨水渠和地表水，排放到接收水域的自然沉積物負荷減少，但水流量和速度增加。 事實上，典型城市的不透水覆蓋層產生的徑流是同等面積典型林地的五倍。

在低流量條件下，通過灑水器灌溉過度澆水可能會產生徑流到達接收水域。 徑流將累積的污染物帶到稀釋率異常低的溪流中，導致污染物濃度高于區域降水事件期間的濃度。

城市徑流是城市洪水的主要原因，降雨導致雨水淹沒排水系統（例如雨水管道）的容量，導致建筑環境中的土地或財產被淹沒。 城市洪水由山洪暴發、風暴潮、河岸洪水或融雪等事件引發，其特點是對社區造成重復性、代價高昂和系統性影響，即使不在洪泛區內或靠近任何水域也是如此。

雨水有幾種方式進入房屋：通過下水道管道、廁所和水槽回流到建筑物中； 通過建筑物墻壁和地板滲水； 財產和公共通行權上的積水； 以及河流、湖泊等水體的溢流。 在建有地下室的房產中，城市洪水是地下室洪水泛濫的主要原因。

城市徑流導致水質問題。 2009 年，美國國家研究委員會發布了一份關于城市雨水影響的綜合報告，并指出它仍然是美國許多流域的主要污染源。