Normalmente l'acqua piovana ha un pH intorno a 5,5, quindi è lievemente acida. Questa sua debole acidità è dovuta allo sciogliersi nell'acqua stessa di piccole quantità di CO2, che reagisce con l'acqua a dare acido carbonico, un acido molto debole. Ma nell'acqua piovana si sciolgono anche anidride solforosa (SO2) e vari ossidi di azoto, sostanze che provengono dalle combustioni industriali e domestiche (gasolio liquido, carbone, ecc.), dalle emanazioni vulcaniche, ecc. Queste sostanze reagiscono con l'acqua, formando rispettivamente acido solforico (H2SO4) ed acido nitrico (HNO3), che abbassano il pH della pioggia anche a 3: in questi casi si parla di piogge acide.
Se una lieve acidità della pioggia può portare ad un incremento della produttività di certe colture, un'acidità troppo elevata distrugge gli stessi tessuti vegetali e compromette perciò il normale svolgersi della fotosintesi. L'acidità del suolo che può seguirne influenza il tipo di piante che vi possono vivere e può anche favorire il passaggio in soluzione di metalli pesanti tossici (il mercurio, per esempio).
L'acidità troppo elevata della pioggia può essere letale anche per molti organismi degli ecosistemi acquatici, dal plancton a certi pesci. La scomparsa di molti batteri determina inoltre un ritardo nel processo di decomposizione, da cui consegue un accumulo di materiali tossici sui fondali.
L'aumento dell'acidità dell'acqua piovana è una diretta conseguenza dell'impiego di combustibili fossili e rappresenta un ulteriore stimolo alla ricerca di fonti energetiche alternative, non inquinanti.
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