Экологическая обстановка в бассейне Оби характеризуется как крайне напряженная. Негативное воздействие на качество вод оказывают промышленно развитые районы Урала, Кузбасса, Алтая, Новосибирской и Тюменской областей, сельскохозяйственное производство, коммунальное хозяйство. На территории бассейна развиты практически все отрасли, присущие развитой экономике, - от мощной сырьевой базы Западной Сибири и Кузнецкого бассейна, индустриального Урала до аграрного пояса Омской и Томской областей. В бассейне Оби расположен Семипалатинский ядерный полигон. Северная часть Обь-Иртышского бассейна пострадала от атомных взрывов Новоземельского полигона.
Для жителей Ханты-Мансийского автономного округа - Югры и Ямало-Ненецкого автономного округа проблемы рек Обь-Иртышского бассейна выходят уже на уровень экологического бедствия. Признанный не имеющим равных не только в стране, но и в мире по масштабам и темпам освоения природных ресурсов, Ямало-Ненецкий автономный округ пожинает и соответствующие результаты: Обь и ее притоки загрязнены нефтью, нефтепродуктами, фенолами, тяжелыми металлами. Остро стоит проблема поверхностных вод и для Тюменской области. Некогда чистейшая красавица Томь уже давно не используется для водоснабжения Томска.
Бассейн Нижней Оби исключительно богат водными ресурсами. По данным органов санитарного надзора, более 10 процентов проб воды, взятых в разных регионах Российской Федерации, не отвечают нормативам по микробиологическим и более 20 процентов проб - по санитарно-техническим показателям. В Обь-Иртышском бассейне в некоторых регионах дела зачастую обстоят еще хуже.
Из года в год качество воды в водоемах и реках падает все ниже. По данным Нижне-Обского бассейнового водного управления результаты государственного мониторинга водных объектов свидетельствуют о том, что с трансграничным переносом на территорию бассейна Нижней Оби поступают тяжелые металлы с Урала, пестициды и биогенная группа загрязнителей с Казахстана. Из Казахстана воды рек Иртыш и Ишим в Тюменскую область поступает пятого класса качества, то есть — «грязная» , из Томской области -также с качеством «грязная» , из Свердловской области - «очень грязная» . В целом, в соответствии с Государственным докладом, вода в нижнем течении Оби оценивается как «грязная» .