Урбанизация оказывает пять основных видов воздействия на среду: она вызывает усиленный спрос на природные ресурсы в местности, окружающей город; она нарушает естественный круговорот воды на территории города; она уменьшает биомассу и изменяет видовой состав в городе и вокруг него; она создаёт высокую концентрацию отходов, которая может изменить окружающую среду вокруг города, и она создаёт новые, но изменённые типы местности путём отсыпки грунта и мелиорации. «Мелиорируются», конечно, главным образом, естественные болотистые местности или озёра. Города заменяют естественные леса, поля и другую растительность бетоном и кирпичом. Эти изменения значительно влияют на течение воды через территорию города, в целом вызывая ускорение движения воды.
Канадский экономист Уильям Рис привлёк внимание к концепции «следа» городов – участка земли, требующегося для их снабжения продовольствием и изделиями из древесины, а также площадью (и зарослями растений), необходимыми для поглощения двуокиси углерода, которую они производят. Один такой «след» для Лондона был высчитан Гербертом Жирарде из Университета Мидлсекс в Великобритании. Лондон был первым из «мегаполисов», будучи первой городской территорией, которая достигла численности населения в один миллион человек. Используя анализы, впервые сделанные Рисом, Жирарде рассчитал, что размер следа Лондона в 125 раз превышает его территорию. Город раскинулся на 159000 гектаров, и, исходя из этого, его след составляет 20 миллионов гектаров. Это больше, чем все возделываемые сельскохозяйственные земли Великобритании, вместе взятые – лишь для 12 % общего населения Великобритании.
Все ключевые виды городской деятельности – транспорт, отопление, производство, выработка электричества и оказание услуг – полагаются на стабильное и регулярное снабжение ископаемым топливом. Лондону требуется 20 миллионов тонн нефти каждый год – и в процессе преобразования той нефти в энергию в атмосферу выбрасывается 60 миллионов тонн двуокиси углерода. Каждый день из Лондона вывозится почти 7000 тонн бытовых отходов.
Процесс урбанизации ускорился благодаря экономическим, политическим и биологическим факторам. Итогом либерализации политических систем во всём мире в последние десятилетия двадцатого века стала волна экономической активности, которая сопровождалась ростом городов. К сожалению, многие города по мере роста приходят в упадок или не могут продолжать обеспечивать очистку территории, снабжение продовольствием и предоставление не загрязнённой химическими веществами среды для жизни в одинаковом темпе с увеличением населения. Таким образом, бедность городов определяет направление многих из изменений, наблюдаемых в городах сегодня. Проекция на будущее текущих особенностей роста городов даёт основание предполагать, что к 2030 году будет существовать, как минимум, 100 «мегаполисов» с населением более 5 миллионов человек. Эти аномалии окружающей среды будут оказывать глубокое воздействие как на местный, так и, в конечном счёте, на глобальный климат.
Статистика по климату за последние десятилетия показала, что большинство городов теплее, чем окружающая их сельская местность. Таким образом, граница между сельской местностью и городом создаёт резкий температурный градиент, окружающий городской тепловой остров. Нагревание городов – это результат действия нескольких факторов. Первый из них – поглощение солнечной энергии. Большинство дорог и многих городских крыш сделано из тёмного материала, который поглощает больше солнечной энергии, чем окружающая сельская местность. Эти городские поверхности также обладают более высокой способностью к сохранению тепла; и бетон, и битумная поверхность крыши накапливают тепло в течение дня и отдают его ночью гораздо интенсивнее, чем это делает покрытая растениями поверхность земли. Во-вторых, города тёплые из-за того, что они производят большое количество искусственного тепла за счёт производства энергии. Наконец, концентрация большого количества людей и машин в городах создаёт заметные изменения в качестве воздуха. Высвобождение огромного количества двуокиси углерода и других парниковых газов, которые не могут сразу же рассеяться из самого центра города, создаёт изолирующий покров вокруг городского ядра.