A água da chuva tem um impacto significativo na qualidade da água, na saúde pública e no meio ambiente. Embora empresas e municípios tenham cuidado para não descartar produtos químicos perigosos em vias públicas ou no mar, substâncias nocivas frequentemente contaminam a precipitação que cai em áreas urbanas. Produtos químicos presentes na sujeira, lixo ou poluição do ar podem se tornar parte da água pluvial que cai em áreas povoadas. Neve ou chuva que interagem com ambientes urbanos sujos escoam para o mar ou outros corpos d'água locais, afetando tanto a vida aquática quanto a humana.
Contaminantes presentes na água pluvial degradam significativamente a qualidade da água e são frequentemente prejudiciais à vida tanto na água quanto em terra. Contaminantes químicos frequentemente incluem cádmio, chumbo, mercúrio e cromo; cientistas há muito estabeleceram esses metais como riscos à saúde. Se o escoamento pluvial chegar a um corpo d'água usado como fonte de abastecimento, esses produtos químicos podem ser ingeridos por pessoas, causando potencialmente sérios problemas de saúde. A água pluvial também pode transportar patógenos como bactérias, vírus ou parasitas. Destes, as bactérias são as mais comuns e as mais propensas a causar doenças. Problemas de saúde documentados causados pela água pluvial incluem febres, calafrios, vômitos, secreções dolorosas no ouvido e envenenamento por metais pesados.
Como a água pluvial introduz produtos químicos e patógenos exóticos em um corpo d'água, ela tem um impacto mensurável na vida ali existente. A água pluvial é tipicamente ligeiramente mais quente que o corpo d'água para o qual escoa, podendo aquecê-lo em vários graus. Espécies de peixes ou vida vegetal subaquática sensíveis à temperatura podem encontrar seu ecossistema tornando-se inóspito. Habitats também podem ser destruídos pela introdução de sedimentos dissolvidos na água pluvial. O excesso de sedimentos diminui a visibilidade da água e pode bloquear pequenas passagens subaquáticas ao longo do tempo.
Quando a água pluvial afeta a vida aquática, pode ter um efeito profundo na vida humana também. Contaminantes e patógenos introduzidos pela água pluvial em águas próximas a áreas de pesca ou fontes de abastecimento podem facilmente chegar às pessoas, que podem sofrer de doenças ou envenenamento por metais pesados. Um estudo na Califórnia em 1996 descobriu que pessoas nadando a menos de 100 jardas de escoamento pluvial eram muito mais propensas a desenvolver calafrios, distúrbios no ouvido, febres e uma série de outras condições médicas indesejáveis.
O governo aprovou Leis da Água Limpa que reconhecem a água pluvial como fonte de poluição para importantes corpos d'água. Estas leis exigem que municípios e empreendimentos comerciais identifiquem e mitiguem o impacto da água pluvial no meio ambiente. A maioria desses requisitos introduz custos adicionais para consumidores e contribuintes. O escoamento pluvial afeta negativamente os valores imobiliários ao reduzir a qualidade do ambiente local. Sedimentos da água pluvial precisam ser continuamente dragados para manter rios e córregos limpos. Embora necessárias, essas ações custam milhões de dólares todos os anos.