Trong thành phần các chất đốt tự nhiên như than đá và dầu mỏ có chứa một lượng lớn lưu huỳnh, còn trong không khí lại chứa nhiều nitơ. Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như:lưu huỳnh đioxit (SO2) và nitơ đioxit (NO2). Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các axit sunfuric (H2SO4) và axit nitric(HNO3). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì,... làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người.

Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học sau đây:

• Lưu huỳnh:

S + O2 → SO2;Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh điôxít.SO2 + OH· → HOSO2·;Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxit.HOSO2· + O2 → HO2· + SO3;Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2· và SO3 (lưu huỳnh triôxít).SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l);Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axit sulfuric H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axit.

• Nitơ:

N2 + O2 → 2NO;2NO + O2 → 2NO2;3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k);Axít nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axit.