污水的物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量等。
水温对污水的物理、化学及生物性质有直接影响，是污水水质的重要物理指标之一。
由于城市下水道系统是铺设在地下的，因此城市污水的水温具有相对稳定的特征，一般在10～20℃，冬季较外部气温高，夏季较外部气温低。城市污水水温的突然变化很可能是工业废水的排放造成的，而水温的明显降低则可能是由于大量雨水的排入造成的。污水水温过低（低于5℃）或过高（高于40℃）都会影响污水生物处理的效果。
生活污水的正常颜色为灰褐色。但实际上污水的色度主要取决于城市下水管道的排水条件和排入的工业废水的影响。维护不好的管网系统由于污水在下水道中停留时间长，溶解氧降低，可能会发生厌氧反应，则水色会变暗或显黑褐色。工业废水各自有其特殊的颜色，如绿色、蓝色和橙色通常是由电镀工厂排放的废水造成的，而红色、蓝色则多由印染废水造成，白色则是由洗衣废水造成的。
色度由悬浮固体、胶体或溶解性物质形成。悬浮固体形成的色度称为表色，胶体或溶解性物质形成的色度为真色。
生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成；工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。
固体物质按存在形态分为悬浮态、胶体态和溶解态三种；按性质的不同分为有机物、无机物与生物体三种。固体含量用总固体量（TS）作为指标。
主要包括pH值、氮、磷、硫酸盐与硫化物、氯化物、非重金属无机有毒物质、重金属离子等。
pH值。城市污水呈中性，pH值一般为6.5～7.5。当pH值超出6~9～9的范围时，会对人、畜造成危害，并对污水的物理、化学及生物处理产生不利影响。尤其当pH值低于6时，会对管渠、污水处理构筑物及设备产生腐蚀作用。因此pH值是污水化学性质的重要指标。
pH值降低往往是城市酸雨造成的，这种情况在合流制系统尤其突出。pH值的突然大幅度变化不论是升高还是降低，通常是由于工业废水的大量排入造成的。
氮、磷。氮、磷是植物的重要营养物质，也是污水进行生物处理时微生物所必需的营养物质，主要来源于人类排泄物及某些工业废水。氮、磷是导致湖泊、水库、海湾等缓流水体富营养化的主要原因。
氮及其化合物。污水中含氮化合物有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮。四种含氮化合物的总量称为总氮（TN）。
有机氮很不稳定，容易在微生物的作用下分解成其他三种。在无氧的条件下，分解为氨氮；在有氧的条件下，先分解为氨氮，再分解为亚硝酸盐氮与硝酸盐氮。因此把含氮化合物列在无机污染物中加以论述。
凯氏氮（KN）是有机氮与氨氮之和。凯氏氮指标可以用来判断污水在进行生物法处理时，氮营养是否充足。生活污水中凯氏氮含量约40mg／L（其中有机氮约15mg／L，氨氮约25mg/L)。
氨氮在污水中存在形式有游离氨（NH3）与离子状态氨盐（(NH+）两种，故氨氮等于两者之和。污水进行生物处理时，氨氮不仅向微生物提供营养，而且对污水的pH起缓冲作用。
.磷及其化合物。污水中含磷化合物可分为有机磷和无机磷两类。有机磷的存在形式主要有：葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷酸肌酸等；无机磷都以磷酸盐形式存在，包括正磷酸盐(PO3-)、偏磷酸盐（PO3)）、磷酸氢盐（(HPO2-)、磷酸二氢盐（H2PO)）等。
生活污水中有机磷含量约为3m，无机磷含量约为
硫酸盐与硫化物。污水中的硫酸盐用SO2-表示。生活污水的硫酸盐主要来源于人类排泄物；工业废水如洗矿、化工、制