Theo thống kê của Công ty TNHH MTV đầu tư phát triển thủy lợi sông Nhuệ vào năm 2021 cũng chỉ ra, tổng số điểm xả vào hệ thống công trình thủy lợi sông Nhuệ là 790 điểm. Trong đó, các điểm xả thải phát sinh từ hoạt động sản xuất công nghiệp, dịch vụ, khu đô thị, bệnh viện, làng nghề, trang trại chăn nuôi là 310 điểm. Còn lại 480 điểm xả thải là các cống tiêu dân sinh.
Theo Báo cáo môi trường quốc gia về môi trường nước lưu vực sông, cả lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Bắc Hưng Hải và sông Ngũ Huyện Khê đều ô nhiễm rất nghiêm trọng. Chất lượng nước sông Nhuệ luôn ở mức thấp, đoạn sông qua nội thành Hà Nội, nước bị ô nhiễm nặng. Ô nhiễm nước sông Nhuệ đã và đang có những tác động đáng kể đến chất lượng nước khu vực hạ lưu, đặc biệt vào mùa khô. Theo thống kê trong giai đoạn 2014 - 2018, trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy, hầu hết các thông số đều có tỷ lệ % giá trị vượt quy chuẩn từ 35,7% đến trên 90%. Trong đó, một số thông số có tỷ lệ vượt cao là Amoni, Nitrit và BOD5.