Cơ chế hình thành mưa axit là cơ chế hình thành những chất hoá học hình thành lên axit, đó là SO2, NOx,các chất này từ các nguồn khác nhau được thải vào bầu khí quyển. Trong khí quyển những chất này trải qua nhiều phản ứng hoa học khác nhau,kết hợp với nước tạo thành các hạt acid sulfuric(H2SO4), axit nitơric (HNO3). Khi trời mưa, tuyết, các hạt acid này tan trong nước mưa, hoặc lắng đọng trong tuyết làm độ pH giảm, gây mưa axit
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 hiđrôxyl.
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 axít sulfuric H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.
Nitơ:
N2 + O2 → 2NO;
2NO + O2 → 2NO2;
3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k);
Axit nitoric (HNO3) cũng là thành phần chính của mưa axit