1.城市中有大量耗能设备，例如锅炉和加热器以及各种机动车辆。这些机器和人类生活活动消耗大量能量，其中大部分以热能的形式转移到城市大气中。
2.市区内大量建筑物和道路构成了底层，主要由砖石，水泥和沥青制成。这些材料的热容量和热导率比郊区的大得多，并且太阳光的反射率低并且吸收率大。因此，在白天，城市底层的表面温度要比空气温度高得多，其中沥青路面的屋顶温度可以比空气温度高8℃?17℃。此时，底层的热量主要以湍流形式传导，促使周围大气向上流动，形成“春风”，使城市温度升高。夜间在城市地下地表层主要利用长波辐射来提高近地表大气的温度。
3.由于市区底层的保水性差，水蒸发散发的热量很小（在地面上每蒸发1克水，底层就会损失2.5kJ的潜热），因此城市潜热很大，温度也很高。
4.密集的城市建筑以及纵横的道路和桥梁形成了粗糙的城市底层，因此对凤凰的抵抗力增加，风速降低，并且热量不易散失。
当风速小于6 m / s时，可能会出现明显的热岛效应。当风速大于11m / s时，下层的电阻不起作用，并且此时的热岛效应不明显。
5.城市空气污染降低了城市的空气质量，烟气中的SO2，N0x，C0含量增加。这些物质是红外辐射的良好吸收剂，因此城市大气吸收了更多的红外辐射并变热。