城市自然环境是城市生态系统中所有未经人类劳动改造的或非人工制造的生物和非生物组成部分。在非生物组成中主要分三个方面：(1)大气环境，包括风向、风速、气温、降水、大气稳定性以及受污染情况，如空气中污染物的种类、程度、分布扩散规律等；(2)水源环境，包括地面和地下各类水体的水文特征以及有关各类水体污染情况；(3)土地环境，包括地质、地形、地貌以及土壤中污染物的来源、种类、含量、分布和季节变化等。

在生物组成中分为动物和植物以及微生物三类。包括动物的种类、数量、习性、分布;植物的种类、生长量、覆盖度、分布情况等;致病微生物以及介于生物与非生物之间病原体的密度和分布。对城市自然环境中的生物方面，着重于研究人类与生物间的影响关系，特别是微生物的影响。此外，也要注意人类活动，如污染或过度捕杀采伐对动植物群体繁殖的影响。