Sejumlah hal dapat menyebabkan tumpahan limbah, yang berpotensi menyebabkan risiko kesehatan yang serius dan kerusakan lingkungan. Di banyak wilayah di dunia, fasilitas pengolahan limbah harus memberi tahu pihak berwenang jika terjadi tumpahan, sehingga warga dapat diperingatkan dan tindakan pembersihan dapat dimulai. Ada juga sejumlah pengamanan untuk mengurangi risiko tumpahan.
Ada tiga area utama di mana tumpahan limbah dapat terjadi. Yang pertama adalah pipa aliran masuk dan aliran keluar yang mengarah ke rumah dan bisnis individu. Mungkin juga tumpahan muncul di suatu tempat di sepanjang jalur pembuangan limbah kota saat mereka melakukan perjalanan melalui kota untuk mencapai pabrik pengolahan limbah. Akhirnya, masalah pada rencana pengolahan limbah dapat menyebabkan tumpahan.
Dalam kasus tumpahan limbah di sekitar rumah, penyebab umum tumpahan adalah penyumbatan pipa dengan hal-hal seperti minyak, akar pohon yang tumbuh melalui saluran, dan bahan lainnya. Ketika ini terjadi, pipa mundur, berpotensi memaksa limbah keluar dari saluran pembuangan rumah. Air juga mungkin membanjiri pipa jika rusak atau rusak, melebihi kapasitasnya dan menyebabkan air limbah mengalir kembali. Di sebagian besar kota, masing-masing warga bertanggung jawab atas pemeliharaan saluran pembuangan limbah yang menuju ke rumah mereka.
Ketika tumpahan limbah disebabkan oleh masalah dengan sistem pembuangan limbah kota, penyebab paling umum adalah banjir saluran. Di daerah di mana saluran pembuangan limbah tidak terisolasi dari saluran air hujan, hujan lebat dapat menyebabkan banjir dan tumpahan; dalam beberapa kasus, kotoran bahkan bisa menggelembung melalui lubang got, yang bukan pemandangan yang menyenangkan. Tumpahan juga bisa disebabkan oleh penyumbatan pada pipa.
Pada instalasi pengolahan limbah, tumpahan limbah sering disebabkan oleh banjir dari kolam penampungan limbah. Dalam beberapa kasus, kolam ini hanya meluap, menumpahkan limbah pada berbagai tahap proses pengolahan ke tanah di sekitar mereka, di mana ia merembes ke air tanah dan sungai di sekitarnya. Dalam kasus lain, pabrik dapat membuat keputusan yang diperhitungkan untuk melepaskan limbah untuk mencegah risiko banjir dan kerusakan yang lebih serius.
Risiko yang jelas dari tumpahan limbah adalah bahwa limbah mengandung patogen yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Pencemaran limbah juga dapat membunuh ikan, jika memasuki saluran air, dan dapat menimbulkan risiko kesehatan bagi hewan lain. Tumpahan juga dapat menyebabkan ganggang berkembang biak, karena organisme memakan limbah dan bereproduksi dalam jumlah besar. Setelah limbah memasuki saluran air atau air tanah, membuangnya bisa menjadi usaha yang sangat mahal.