根据降雨资料、市区特殊地形条件等分析，形成这次灾害的主要原因是降水强度超常、地形环境特殊、泄洪能力有限、发生时段特定等4个方面。
（一）降水强度超常
本次降水是在自北方的冷空气和西南强盛暖湿气流的共同影响出现的历史罕见的强降雨过程，并伴有雷电及短时大风。自7月18日15:10开始，全市由北向南发生了一场超强度降雨过程，大部地区普降特大暴雨，至19日凌晨2:00，降雨基本结束。全市平均降雨82.3mm，其中历下、市中、槐荫、天桥四个城区平均降雨142.2mm，最大降雨点位于市政府，雨量达182.7mm。市区降雨主要集中在17:40至21:00，1小时最大降雨量达到151mm，是1987年“8.26”特大涝灾1小时降雨量的近1.5倍；2小时最大降雨量167.5mm；3时最大降雨量180mm，均为有气象记录以来历史最大值。据气象部门分析，本次1小时最大降雨量理论发生概率为200年一遇。这一极端天气事件是气候异常造成的突发性、小概率气象灾害。
（二）地形环境特殊
济南市区地势南高北低，最大地面坡度为1/135。南部山区及主城区汇流面积415km2，降水总量约6000万m3，短时间内大量超出设施排洪能力的洪水形成了道路行洪，其中南部山区110km2面积的下泄洪水，集中在英雄山路、舜耕路和二环东路等城区道路，流速大，来势猛，个别路段最大流速达4m/s左右。突发、短历时、降雨集中造成了类似山洪的街道洪水。
（三）泄洪能力有限
小清河是济南市城区唯一的外排河道，进行过干流扩挖治理，但由于受当时条件限制，相应的分洪道工程、蓄滞区工程及支流配套建筑物等未按照规划50年一遇防洪标准实施，现状河道防洪能力仅为20年一遇，远不能满足防洪要求。本次洪水最高水位达到24m时，对城区河道泄洪产生顶托。主城区其他河道尚未达到规定防洪标准，过水断面小，排洪能力低，造成河水漫溢，形成内涝。城区排水管网系统不完善，管道断面小、老化严重，标准低，重现期仅为1～2年。
（四）发生时段特定
这次暴雨正值下班交通高峰，车流人流密集。期间共有约15.8万辆机动车，全市50多处路口、路段出现严重积水，断绝交通，造成约3.8万辆机动车滞留在市区道路。据估计，当特大暴雨来临时，因积水滞留在道路上的人员约100万人，绝大多数因灾伤亡的事件发生在户外和街道上。
