城市给水系统的核心是水源的选择与处理。主要的水源类型分为地下水和地表水。北方城市，如北京、天津，其水源大多依赖于地下水，水质通常优良，经过消毒处理后即可满足生活饮用水的卫生标准。然而，过度开采地下水会引发地下水位下降和地面沉降问题，因此必须控制开采量在可开采量以内。
地表水，如江河、湖泊，是南方城市的常见水源。对于地表水，如杭州、广州等地，通常需要经过混凝、沉淀、过滤和消毒等多道净化步骤，以确保水质达到卫生标准。城市规划者需要关注枯水期地表水源流量对供水保障的影响，例如上海等沿海城市，由于淡水资源短缺，一些企业已采用海水作为冷却水源。
在水资源极度匮乏的地区，如科威特，海水淡化或苦咸水处理技术被用于提供生活用水。这展示了水资源管理在不同环境下的创新应用。
对于水厂的选址，地质条件稳定、环境卫生良好、远离洪水威胁区域、交通便利且接近电源的地方是最理想的选择。这既保障了供水的稳定，也考虑了经济效益和环保因素。
保护水源至关重要，上游地区应大力进行植树造林，防止水土流失，保护水源地。同时，设立卫生防护地带，对受到污染的水源要立即采取治理措施。沿海城市在开采地下水时，必须防止海水渗透，确保水源的纯洁性。
供给城市生产和生活用水的工程设施，是城市公用事业的组成部分。城市给水系统规划是城市总体规划的组成部分。城市给水系统（又称上水道工程或自来水工程）通常由水源、输水管渠、水厂和配水管网组成。从水源取水后，经输水管渠送入水厂进行水质处理，处理过的水加压后通过配水管网送至用户。