Số liệu của mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia, của hệ thống quan trắc môi trường thành phố Hồ Chí Minh, của các sở khoa học, công nghệ và môi trường các tỉnh trong lưu vực và kết quả của nhiều đề tài nghiên cứu thực hiện trong các năm 2002 - 2003 cho thấy:
Sông Đồng Nai: vùng hạ lưu (tính từ sau hồ Trị An đến điểm hợp lưu với sông Sài Gòn) tuy ô nhiễm hữu cơchưa cao (DO = 4 - 6mg/l, BOD = 4 - 8mg/l), nhưng hầu nhưchưa đạt Tiêu chuẩn Việt Nam 5942 - 1995 đối với nguồn loại A. Ô nhiễm do vi sinh và dầu mỡ rõ rệt, ô nhiễm do hóa chất nguy hại (kim loại nặng, phenol, PCB,...) chưa vượt tiêu chuẩn, nhiễm mặn không xảy ra từ Long Bìnhđến thượng lưu. Vùng thượng lưu (từ hồ Trị An trở lên) có chất lượng tốt trừ các sông, hồ ở khu vực thành phố Đà Lạt đã bị ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng, vi sinh nặng. Khả năng tự làm sạch của sông Đồng Nai nói chung còn khá.
Sông La Ngà (nhánh lớn ở sông Đồng Nai): có chất lượng tốt nhưng bước đầu đã có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơvà vi sinh.
Sông Bé: chất lượng nước tốt, mức độ ô nhiễm nhẹ, chỉ riêngđộ đục khá cao vào mùa mưa.
Sông Sài Gòn: do tiếp nhận lưu lượng lớn nước thải đô thị và công nghiệp (khoảng 700.000 m3/ngày), nước sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng cả về hữu cơ(DO = 1,5 - 4,5mg/l; BOD = 10 - 30mg/l), dầu mỡ, vi sinh. Không có điểm nào trên sông Sài Gòn đạt Tiêu chuẩn Việt Nam đối với nguồn loại A. Ô nhiễm cao nhất là ở vùng trung tâm thành phố Hồ Chí Minh. Ngoài ra, sông Sài Gòn ở đoạn Hóc Môn - Củ Chi còn bị axít hóa nặng do nước phèn (pH = 4,0 - 5,5).
Các sông ở Cần Giờ (sau khi hợp lưu với sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ): đều bị nhiễm mặn cao, nhưng có mức độ ô nhiễm do chất thải đô thị và công nghiệp còn nhẹ, khả năng tự làm sạch khá cao, chất lượng nước còn phù hợp cho du lịch,thủy sản.
Sông Thị Vải: khu vực từ Gò Dầu đến Phú Mỹ bị ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng, dầu mỡ nặng do chất thải từ các khu công nghiệp ở huyện Long Thành -
Đồng Nai, nhưng có giảm so với giai đoạn 1997 - 1998. Đoạn từ Phú Mỹ về cửa sông ô nhiễm nhẹ. Toàn bộ dòng sông bị nhiễm mặn.
Các sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây: bị ảnh hưởng mặn khá sâu vào mùa kiệt; bị ô nhiễm hữu cơvà vi sinh ở mức cao do các khu dân cưven sông; cũng nhưsông Sài Gòn, các sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây bị axít hóa nặng (ở trung lưu độ pH chỉ khoảng 4 - 6). Không có điểm nào trên hai sông này đạt Tiêu chuẩn Việt Nam đối với nguồn nước loại A.
Toàn bộ kênh, rạch, ao, hồ ở trong các đô thị đều bị ô nhiễm nặng, nhất là ở thành phố Hồ Chí Minh. Tác nhân ô nhiễm chính là chất hữu cơ, dinh dưỡng, dầu mỡ và vi sinh.
Về nước ngầm: không có ô nhiễm nặng ở các tỉnh thượng lưu lưu vực, nhưng ở thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương, Tây Ninh, Long An, nước ngầm có chất lượng kém; nhiễm mặn nặng ở vùng Cần Giờ, nhiễm phèn ở khu vực Tây thành phố Hồ Chí Minh và Long An; ô nhiễm nitrát, amôni, vi sinh nặng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Ô nhiễm nước ngầm là nguyên nhân gây trở ngại lớn cho cấp nước sinh hoạt của các tỉnh hạ lưu sôngĐồng Nai - Sài Gòn.
Các nguồn gây ô nhiễm nước chính trong lưu vực là chất thải đô thị, chất thải công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi và giao thông thủy. Xâm nhập mặn và lan truyền phèn là vấn đề lớn ở thành phố HồChí Minh và Long An.
Nhìn chung, trong một số năm gần đây, mặc dù tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, mức độ tăng trưởng kinh tế tại lưu vực ở mức cao hơn trước, nhưng so với giai đoạn 1997 - 2000, thì tình trạng ô nhiễm các sông, kênh trong lưu vực sông Đồng Nai - Sài
Gòn các năm 2002 - 2003 không tăng đáng kể, ngoại trừ một số địa điểm nhưở sông Sài Gòn, hồ Trị An, hồ Xuân Hương, mức độ ô nhiễm gia tăng đột xuất tại một số thời