「涇渭分明」現象形成的原因主要包括河流含沙量的不同、水流互動角度、河流流量以及沉積物懸移質差異等。具體如下：
河流含沙量的不同。渭河上流河道泥沙沉積多，常年渾濁，而涇河上游雖然流經黃土高原，但河道深切入岩層，大多數時候泥沙較少，河水較為清澈。
水流互動角度。涇河與渭河的交匯角度呈小角度銳角，使得兩股水流交匯後仍能保持各自的前進方向，甚至在一定程度上的「平行流動」，有助於形成明顯的分界線。
河流流量。涇河和渭河的流量接近，這是「涇渭分明」的重要支撐點。如果渭河流量遠大於涇河，渾濁的渭河水流很快會將涇河水流渾濁同化。
沉積物懸移質差異。河流沉積物包括砂泥顆粒和懸移質兩種，涇河和渭河在懸移質含量上的差異也會導致視覺上的分明。
此外，「涇渭分明」現象的形成還與季節性因素有關。例如，夏季風的進退會影響兩河的水質，使得渭河在夏季風來臨前進入汛期，水較渾濁，而涇河尚未進入汛期，水質較清，從而增強了「涇渭分明」的現象。