城市污水中的主要成分包括90%以上的水和少量的固体物质。水中普遍含有多种污染物，其中包括：
悬浮物，其浓度通常在200～500毫克/升，有时可达1000毫克/升。悬浮物中的无机和胶体颗粒能吸附有机毒物、重金属、农药和病原菌，形成复合污染物。通过混凝、沉淀和过滤等方法，可以将它们从水中分离出来，形成污泥。
病原体包括病菌、寄生虫和病毒。病菌如霍乱、伤寒等肠道传染病菌，每升污水可能含有几百万个，寄生虫如阿米巴、麦地那丝虫等能导致各种寄生虫病，病毒种类众多，如肠道病毒、呼吸道病毒，生活污水中病毒数量可达50万到7000万个。
需氧有机物，如碳水化合物、蛋白质等，常用BOD5、TOD、TOC和COD等指标来衡量。城市污水BOD5通常为300～500毫克/升，工业废水可能更高。植物营养素如氮和磷，生活污水、食品工业废水和径流污水中都含有，其中磷含量因含磷洗涤剂的使用而增加。
此外，污水中还可能含有无机污染物如氟、砷、重金属，有机污染物如有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。未经处理的污水直接排入地面水体会对河流和湖泊造成污染，但大规模处理成本巨大，因此寻找经济有效的处理方法是环保的重要课题。
城市污水（municipal sewage,municipal wastewater）排入城镇污水系统的污水的统称。载合流制排水系统中，还包括生产废水和截留的雨水。 城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。