Sông Thị Vải đã bị ô nhiễm nghiêm trọng do nước thải từ hoạt động công nghiệp của TP.HCM, Đồng Nai và Bà Rịa - Vũng Tàu. Thời gian qua, các Bộ, ngành và địa phương liên quan đã triển khai nhiều giải pháp bảo vệ môi trường do đó, tình trạng ô nhiễm của dòng sông dần được cải thiện. Tuy nhiên muốn thực hiện triệt để việc bảo vệ môi trường trên lưu vực sông Thị Vải cần sự hợp tác chặt chẽ của cả vùng.