La notion de sol est complexe : un sol « naturel » est défini comme l’interface entre la lithosphère, l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère. On peut le percevoir comme le support de la vie. L’écorce terrestre est altérée par l’action de l’eau, de la chaleur et des êtres vivants. Il se constitue alors un profil d’altération reconnaissable par la présence de bandes appelées « horizons », plus ou moins riches en matière organique ou minérale en fonction de leur emplacement à l’intérieur du profil, du type et de l’âge du sol, de l’intensité des processus (chimiques ou mécaniques) qui président à l’altération du substrat.
Les sols urbains sont, de part leur histoire, bien différents de ce dernier. Ils n’ont, en fait, plus de sol que leur nom car ils ont perdu leurs horizons initiaux et, le plus souvent, la fonction même d’un sol, à la fois support de vie, mais aussi filtre pour les eaux ou encore siège de la microfaune et flore du sol. Dans le cas des sols urbains, les échanges avec le milieu, les transferts (eau, énergie, chaleur, pression) sont alors modifiés et d’une grande variabilité spatiale : l’imperméabilisation totale par exemple entraîne un ruissellement accrû en surface. Ils sont très souvent constitués de remblais et sont ainsi d’une grande hétérogénéité granulométrique et chimique (matière organique, métaux lourds, effluents volatiles…). Cet état est source de déstabilisation, par maturation de certains composants organiques par exemple.
Ces sols urbains sont aussi le résultat de la stratification de plusieurs occupations. Il est essentiel de prendre en compte parfois des profondeurs importantes de plusieurs dizaines de mètres, donc le sous-sol (extraction de matériaux) pour comprendre les processus de mise en mouvements du sol. Ils ont aussi une valeur patrimoniale importante et la limite entre appartenance au domaine public ou au domaine privé n’est pas toujours simple. Dans les centres urbains denses et anciens, il s’y ajoute une fonction technique très importante : ces sols et sous sols sont le siège de multiples réseaux en surface (routier, ferroviaire…), et en profondeur (réseau de gaz d’électricité, des eaux, de transport ou de télécommunication).