Hà Nội thường xuyên nằm ở top đầu các thành phố ô nhiễm, thậm chí nhiều ngày trong năm là thành phố ô nhiễm không khí nhất thế giới, với chỉ số bụi mịn ở mức nguy hiểm cho sức khỏe con người[121][122][123][124]. Theo Báo cáo chất lượng không khí toàn cầu 2018 thì Hà Nội có hàm lượng bụi mịn cao gấp 4 lần mức khuyến cáo của WHO (40,8 mg/m3, mức khuyến cáo: 10 mg/m3)[125][126]. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam thì Hà Nội là thành phố ô nhiễm không khí nhất với số ngày chất lượng không khí lên mức kém, xấu, nguy hại chiếm tỷ lệ cao.[125][127] Ngoài ra, các con sông chảy qua Hà Nội (Sông Nhuệ, Sông Tô Lịch, Sông Kim Ngưu, Sông Lừ, Sông Sét) và các hồ cũng bị ô nhiễm rất nặng do 78% nước thải của Hà Nội xả thẳng trực tiếp ra sông, hồ mà không qua xử lý (Mỗi con sông của Hà Nội tiếp nhận hàng vạn mét khối (m3) nước thải đổ vào mỗi ngày).[128][129][130]