על פי הסוכנות להגנת הסביבה, "גשם חומצי" מתייחס לשקעים רטובים ויבשים על כדור הארץ המכילים כמויות גבוהות מהרגיל של גזים רעילים. מחזור המים כולל זרימת מים על פני האדמה ומתחתיה. גשם חומצי נכנס למעגל המים בתצהיר רטוב ויבש כאחד.
מים מעל פני האדמה מתאדים לאטמוספירה, שם הם מתעבים ומשקעים כגשם, שלג, ערפל או אדי מים וכך חוזרים אל פני האדמה. כתוצאה מזיהום אוויר משריפת דלקים מאובנים, יש נוכחות מוגברת של תחמוצת החנקן ודו תחמוצת הגופרית באטמוספרה. גופי מים סופגים גזים אלה בשלבים שונים של מחזור המים, כמו אידוי, משקעים ועיבוי.
עשן הנגרם על ידי שריפת דלקים מאובנים מתערבב עם אדי המים (הנוצרים ממים בזמן שהם מתאדים מהים, מהנהרות או מהאגמים) ונכנסים לענן. זה גורם לגשם חומצי.
עננים המכילים אדי מים שיש בהם תחמוצת גופרית או חנקן גורמים לגשם חומצי על פני האדמה בזמן הגשמה. גשם חומצי זה יכול להשפיע לרעה על צמחים, צבע, מבנים וסלעים.
אדי מים שנותרים באטמוספירה חוזרים לאדמה כטיפות מים בתהליך ההתעבות. סולפטים וחנקות הנספגות באדי מים יכולים לחזור למעגל המים בתהליך זה.
זהו תהליך בו חלקיקי העשן נדבקים לבניינים, בתים, מכוניות ועצים באמצעות שקיעה יבשה. חלקיקים שהופקדו נשטפים ממשטחים אלה על ידי גשם ובסופו של דבר חוזרים למחזור המים.