Nếu đánh giá chung thì môi trường nước trên hệ thống lưu vực sông Đồng Nai 2 năm qua được cải thiện theo chiều hướng tốt hơn. Tuy nhiên, ở một số đoạn sông chảy qua các tỉnh, thành phố thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam – là khu vực tập trung nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất, khu kinh tế và đô thị – vẫn còn xảy ra tình trạng ô nhiễm cục bộ do nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt.
Trong những năm gần đây, các tỉnh, thành đã có sự phối hợp chặt chẽ hơn trong việc bảo vệ nguồn nước trên hệ thống sông Đồng Nai, đặc biệt là những vùng giáp ranh. Những nguồn thải lớn trong sản xuất công nghiệp đã được kiểm tra, giám sát chặt chẽ để hạn chế tình trạng xả thải gây ô nhiễm. Đã có khoảng 93% các khu công nghiệp ở lưu vực hệ thống sông Đồng Nai có nhà máy xử lý nước thải tập trung và xử lý đạt chuẩn trước khi xả ra sông, suối.
Tuy nhiên ở các khu đô thị lớn thì việc xả rác thải chưa qua xử lý vẫn còn thường xuyên gặp phải, nó đã gây ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng đến các nguồn nước đổ ra sông.
Môi trường nước của hệ thống sông Đồng Nai trong 2 năm trở lại đây đã được cải thiện tốt hơn nhưng vẫn xảy ra ô nhiễm cục bộ. Những nơi còn nguy cơ ô nhiễm cao là TP.Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu.Theo đó, trong thời gian tới 11 tỉnh, thành thuộc lưu vực sông phải tiếp tục có những giải pháp quản lý, xử lý ô nhiễm. Cụ thể các khu công nghiệp, cụm công nghiệp phải có hệ thống xử lý nước thải tập trung và xử lý đạt chuẩn trước khi xả thải ra các sông, suối. Những khu đô thị lớn ven sông cũng phải ưu tiên vốn đầu tư nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt. Ngoài ra, yêu cầu các chủ nguồn thải lớn lắp đặt hệ thống quan trắc tự động để kiểm soát thường xuyên.