Столица губернии занимает одно из первых мест по уровню загрязнения воздуха наряду с такими городами, как Саратов, Уфа и Казань. По словам заместителя руководителя департамента благоустройства и экологии Андрея Христова, в этом рейтинге основным показателем выступает величина ИЗА (индекс загрязнения атмосферы). Он учитывает количество формальдегида, аммиака, бензопирена, углеводородов и фенола в воздухе. Основным источником загрязнения являются автомобили. Если в 2000 году в городе было зарегистрировано 264 тысячи машин, то сейчас их более 360 тысяч. Решить проблему можно строительством скоростных магистралей и развязок, развитием сети городского электротранспорта и реализацией программы по использованию природного газа вместо бензина.
Состояние поверхностных вод в Самаре также вызывает тревогу. Воды Саратовского водохранилища, в которое идут сбросы «Самараводоканала», «Волжской ТГК», «Куйбышевского НПЗ» и МП «Инженерные системы», характеризуются как «очень загрязненные». Загрязнена и река Самара, в которую осуществляется сброс с предприятий БТЭЦ, ЗАО «Самарская кабельная компания» и МП «Инженерные системы». По словам заместителя руководителя департамента благоустройства и экологии Андрея Христова, для решения этой проблемы необходимо построить очистные сооружения, снести самовольные постройки на территории водоохранных зон, а также усилить природоохранный контроль за деятельностью предприятий-загрязнителей.