上記の定義によれば、赤信号で発生する車の待ち行列がどんなに待たされかつ速度が低下していても、次の青信号で完全にさばける場合は渋滞とは言わない。しかしそれは計測での問題であって、人間の感覚では待たされイライラした状態が渋滞であると感じるため、自動車交通の場合には必要に迫られ、上記の定義以外に「速度の低下した状態」と「心理的な刺激」による渋滞の定義もなされた。

交通情報表示板などに表示されている渋滞とは、前者の「速度の低下した状態」による定義である。この渋滞と見なす速度の値は、道路管理者・交通管理者ごとに異なっている。

「心理的な刺激」による渋滞の定義は、心理学のブロッホの法則により導かれる（物理学に類似の言葉があるが関係は無い）。

なお、渋滞という表現は非常に誤解されやすい。これには下記の事情がある。解説本によく見られる「渋滞には先頭がある」（著者が大学や研究機関の研究者の場合に多い）は、渋滞の定義にボトルネック型を採用したものであり、ある意味正しい。しかし、ドライバーにとってはボトルネックがあるとは気づきにくく、およびこの定義に当てはまらない速度低下が起こる場合もあるため、一般のドライバーの感覚と食い違いが起きる。道路管理者・交通管理者は「速度の低下した状態」の定義を使用することが多いが、その「低下」の具合の基準がそれぞれ異なる場合が多く、研究者との食い違いが起きやすい。

渋滞の研究は土木工学の一部である交通工学の分野、または待ち行列と限定する場合にはオペレーションズリサーチとなるが、現象論を語る場合には物理学の統計力学の分野でも行われる。

渋滞は非線形性が強く、渋滞になるときや解消するときには一気に状態が変わるため、物理学の相転移の一つの対象として見られる。なお、非線形性が強いとはいっても、カオスが起きているかどうかは不明である。

渋滞の原因

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渋滞の原因はどの定義を選択するかによって解釈が違ってくる。ここではボトルネック型の渋滞と、ボトルネックが存在しない場合の「速度の低下した状態」による渋滞との2通りについて説明する。

ボトルネック型渋滞

主に高速道路で多く発生するもの

この節には『独自研究』に基づいた記述が含まれているおそれがあります。解釈、評価、分析、総合の根拠となる出典を示してください。

トンネルによる渋滞
トンネルは視覚的に狭く感じ、明るさも変化するため、ドライバーはその入り口付近でアクセルを緩めてしまいやすい。その結果、交通容量が低下する。また、雨をはくために真ん中付近が上り坂になっているトンネルもあり、これも渋滞の原因となっている。回避させるためにトンネル入り口付近の照明度を高くする、トンネル側面に水準線を描き、上り下りの状況判断をし易くする等の工夫が有効である。
サグによる渋滞（sag）
すり鉢状の地形にある道路では、ドライバーが凹状の底の地点（谷底）に到着して上り坂となったとき、緩慢な変化に気が付きにくいことからアクセルを強く踏むタイミングが遅れ速度低下が発生しやすい（オートマチック車の場合はギアチェンジが起こらない）。自動車のアクセルは速度を管理・調整する機能ではなく、燃焼状況（トルク）を調節する機能であるため、路面状況の変化にドライバーが気が付かず同じようにアクセルを操作してしまい、このわずかなタイミングにより速度の低下が起こることで結果的に交通容量の低下が起こる。なお、渋滞時のサグの容量は非渋滞時の容量に比べて大幅に低下する。回避させるために「この先上り坂」などの表示が有効である。
織り込み区間による交通容量低下
ウィービングともいう。
料金所による渋滞
待ち行列理論によれば、料金所の平均サービス率が車の平均到着率以下となると、待ち行列が発生する。これにより渋滞が起こる（なお到着率がサービス率より小さい場合には待ち行列が有限であるため、ボトルネック型の渋滞では無く、「速度の低下した状態」による渋滞となるが、ここではボトルネック型の渋滞で説明する）。ETCの普及により解消するとも言われているが、もし料金所の渋滞が無くなったとしても、今度は一般道に接続する交差点の部分で渋滞が発生するだけだと予想されているため、渋滞の位置が変わるだけとも言われている。
工事・事故による渋滞
工事や事故のため車線が減少・規制されることで渋滞になる。ときには全く動かなくなることもある。工事による渋滞はVICS等を通じて事前に公表されることがあるが、事故による渋滞は前述のケースや料金所での渋滞と違いどこでいつ起こるかわからないため、VICSなどにも情報がすぐには入りにくい。車線規制が終了し交通容量が回復した後で、車線規制による渋滞列中に存在する車両がすべて通過して、渋滞解消となる。渋滞情報などで事故渋滞と表示されていても、事故車両を見かけないことが多いのはこのためである。
坂道による渋滞
日本における高速道路では、山間部のように険しい地形上に路線を建設するため、傾斜やカーブが多く存在する。ドライバーが平坦部と変わらないアクセルの踏み方で上り坂を登ろうとすると、ドライバーも気付かないほどのわずかな傾斜でも速度が低下する（特に加速性能の低い大型車は速度低下が大きい）。後続の車は前方車両のわずかな減速に対し、安全のためにと前方車両以上に減速してしまうことがある。これがいくつか繰り返されると車両はかなりの低速状態になってしまい、渋滞が発生する。4・5回で速度50キロほどまで落ちてしまうこともある（また最低でも8キロ以下の徐行になることはない）。渋滞しているがいつ渋滞を抜けたかわからない渋滞の大半は、この坂道による渋滞である。このような原因による交通容量の低下を防止するために、大きな勾配が存在する区間には付加車線（登坂車線）が設置されている。
制限速度絶対遵守車両よる渋滞
これは、追い越し車線を制限速度を遵守あるいは「この程度なら速い」という思い込みの車両が追い越し車線を延々と走行することにより発生する。これについては、そもそも法令に違反する行為を前提にするものであり、これまであまり研究の対象とはならなかったが、心理学あるいは社会学的な視点からの研究が期待されている。[要出典]
燃料費高騰による渋滞
燃料費高騰に対処するために、速度を落として走行する車両の増大による渋滞である。それを、上述の制限速度遵守車両や「この程度なら速い」車両が追い越すために、追い越し車線が封鎖され、結果として渋滞の引き金となる。これについては、今後、社会経済学的な分野と交通工学の分野の共同研究が期待される。[要出典]

一般道路でも多く発生するもの
1人乗り車の増加
人間1人移動するのに5人乗りで1トンもの物体を移動させることにインフラが追いついていない車両の絶対数の増加はそのまま渋滞の直接原因となる。アメリカの一部の高速道路では2人以上乗車している乗用車しか走行できない車線が存在する。これは通勤などで車を使う人(1人で1台の車に乗っている人)が多すぎ2人以上乗っている人は当然不利である。これを解消するためである。基本的に中央車線(最も左側、)の車線を使われていることが多い。
（有効）車線数の減少
道路の1車線には1時間あたり約1,800台の交通容量がある。道路の車線数が減少すると、道路の交通容量は当然低下する。路上に駐車車両が存在するとその部分の有効車線数が減るため、交通容量は低下する。特に交差点付近の駐車車両は交通容量を著しく低下させるため渋滞を招くことが多く、都市部における渋滞の多くは交差点付近の路上駐車が原因であるという報告もある。道路工事も車線規制を伴うことが多いので、道路容量が低下し渋滞が発生しやすい。