A maioria dos sistemas de esgoto modernos utiliza tubos separados para esgoto e bueiros, com o esgoto sendo direcionado para estações de tratamento, enquanto o escoamento da tempestade vai diretamente para um corpo de água próximo. O sistema que isso substituiu, conhecido como esgoto combinado, usa apenas um único tubo para águas residuais e pluviais. Durante condições secas normais, os resíduos viajam através do tubo combinado para uma estação de tratamento. Durante chuvas fortes, esses canos se enchem. Isso pode permitir que o esgoto combinado e a água da chuva rompam uma barragem de transbordamento e deságuam diretamente em um corpo de água, como um rio ou lago.
Os sistemas de esgoto combinados eram relativamente baratos de instalar historicamente, o que pode ter contribuído para seu uso generalizado. Na época em que eram populares, muitas cidades não tinham instalações de tratamento de resíduos, então a diferenciação entre os tipos de resíduos pode não ter parecido tão importante. Foi em meados do século 20 que as preocupações ambientais e outras pressões resultaram na proibição de sistemas de esgoto combinados em muitos locais.
Embora seja raro que novas comunidades sejam construídas com sistemas de esgoto combinados, muitas cidades ao redor do mundo ainda os possuem. Isso pode levar a problemas de saúde durante períodos de chuva forte, pois os corpos de água locais podem ser contaminados com dejetos humanos. Isso pode ser mitigado por meio de várias técnicas diferentes, como armazenamento extra para o escoamento ou desinfecção parcial dos resíduos antes de entrarem em um corpo de água.
Algumas cidades têm túneis ou lagoas de retenção para ajudar a mitigar o impacto ambiental de seus sistemas de esgoto combinados. Esses sistemas são projetados para reter um grande volume de resíduos e águas pluviais até que o tempo seque e ela possa ser tratada. Essas instalações de retenção normalmente armazenam o primeiro escoamento em um contêiner separado. Isso geralmente é conhecido como a primeira descarga e tende a ter uma concentração maior de contaminantes nocivos, como fertilizantes e óleo de motor, que são carregados pelas águas pluviais. O conteúdo deste compartimento pode então ser enviado para uma instalação de tratamento depois que a tempestade passar.
Outras cidades podem fazer uso do que é conhecido como fluxo através de instalações, onde o lixo não é realmente tratado. Normalmente, eles retiram os resíduos sólidos e introduzem um agente antibacteriano, como o hipoclorito de sódio, que é o ingrediente ativo na maioria dos tipos de alvejante. Eles geralmente serão projetados com uma capacidade grande o suficiente para que o hipoclorito de sódio possa eliminar grande parte das bactérias antes que os resíduos possam fluir para um corpo de água natural.