Метеорологічні наземні спостереження, зокрема, проводяться безперервно, цілодобово і синхронно більш ніж на 200 станціях. Гідрологічні спостереження є предметом діяльності 433 пунктів спостережень. Морська стаціонарна гідрометеорологічна мережа включає в себе 32 пункти спостережень, розташовані у прибережній та шельфовій зонах, гирлах річок, що впадають у море. Базові спостереження за забрудненням поверхневих вод проводяться у 240 пунктах спостережень. Якість води Чорного та Азовського морів і гирлових ділянок Дніпра, Дунаю і Південного Бугу контролюється у 154 пунктах. Стаціонарні спостереження за забрудненням атмосфери проводяться у 162 пунктах, розташованих у 53 містах.
Моніторинг навколишнього природного середовища охоплює ряд послідовних стадій (етапів): збирання інформації, її обробку, передавання, збереження, аналіз, прогнозування майбутніх змін та розроблення науково обгрунтованих рекомендацій для прийняття ефективних управлінських рішень щодо запобігання негативним змінам стану довкілля та дотримання вимог екологічної безпеки.
Залежно від об'єкта моніторингу розрізняється: комплексний моніторинг навколишнього природного середовища (довкілля); моніторинг земель (і їх складової — ґрунтів), моніторинг поверхневих та підземних вод, моніторинг лісів, моніторинг рослинного світу, моніторинг дикої фауни, моніторинг атмосферного повітря, моніторинг місць видалення відходів, моніторинг фізичних факторів (шум, електромагнітні поля, радіація, вібрація тощо), моніторинг територій та об'єктів природно-заповідного фонду, моніторинг курортів та деякі інші.
За рівнем узагальнення отриманої моніторингової інформації розрізняють локальний моніторинг (тобто такий, який здійснюється на території окремих об'єктів (підприємств, населених пунктів, ділянок ландшафтів); регіональний (у межах адміністративно-територіальних одиниць, на територіях економічних та природних регіонів; загальнодержавний (на території країни в цілому). Нарешті, 4-й рівень системи спостережень за станом навколишнього природного середовища — глобальний, його складовою є фоновий моніторинг, що здійснюється в Україні. Слід при цьому пам'ятати, що наша держава є членом Всесвітньої метеорологічної організації ООН, учасницею Конвенції про транскордонне забруднення повітря на великі відстані (Женева, 1979), Конвенції про оперативне оповіщення про ядерну аварію (Відень, 1986), Віденської конвенції про охорону озонового шару (1985)\ Рамкової конвенції ООН про зміну клімату(Ріо-де-Жанейро, 1992), Конвенції про оцінку впливу на навколишнє середовище в транскордонному контексті (Еспо, 1999).
Виконання зобов'язань щодо участі України в цих та інших міжнародних організаціях та договорах неможливе без даних моніторингових спостережень і прогнозів, зокрема спостережень за забрудненням навколишнього природного середовища, які перебувають під контролем та наглядом з боку міжнародних інституцій.
Об'єктами системи моніторингу довкілля є атмосферне повітря, води, біологічне різноманіття, ліси, землі, поводження з відходами, фізичні фактори впливу, геологічне середовище.
Здійснення державного моніторингу довкілля сьогодні покладається на такі суб'єкти: Мінприроди, МНС, МОЗ, Мінагрополітики, Держкомлісгосп, Держводгосп, Держземагентство і Мінжитлокомунгосп, Національне космічне агентство України. При цьому координацію діяльності суб'єктів системи моніторингу здійснює міжвідомча комісія, склад якої затверджується Кабінетом Міністрів України. Відповідно до функціональних завдань на рівні кожного окремого суб'єкта системи моніторингу створено власну структурно-організаційну, науково-методичну та технічну бази. При цьому забезпечується проведення спостережень за станом окремих компонентів довкілля, впливом на нього відповідних джерел забруднення та природних процесів і явищ.
Функціонування єдиної системи моніторингу довкілля в сучасний період визнане неоптимальним, у зв'язку з чим розпорядженням Кабінету Міністрів України від 31 грудня 2004 р. схвалено Концепцію Державної програми проведення моніторингу навколишнього природного середовища, розрахованої на 2006—2010 роки.
Основними недоліками, що зумовлюють низьку ефективність функціонування системи моніторингу, Концепцією визнано: відсутність єдиної мережі спостережень; застаріле технічне і методичне забезпечення спостережень; відсутність сучасного технічного оснащення центрів системи моніторингу в більшості регіонів; неузгодженість окремих елементів інформаційних технологій, що використовуються суб'єктами системи моніторингу; неповна відповідність нормативно-технічного та нормативно-правового забезпечення системи моніторингу сучасним вимогам. Програмою передбачається проведення заходів, спрямованих на підвищення ефективності використання та зміцнення існуючого потенціалу служб спостережень суб'єктів системи моніторингу на основі задіяння нормативно-правових, економічних, фінансових, науково-експертних, інформаційно-освітніх та інших засобів, а також шляхом впровадження сучасних інформаційних технологій, застосування засобів вимірювальної техніки, уніфікованих методик вимірювання, оптимізації показників спостережень і створення на їх основі єдиної мережі спостережень.
Крім державного моніторингу довкілля, в Україні здійснюється також так званий внутрішній екологічний моніторинг з боку суб'єктів господарювання. Відповідно до ст. 22 Закону «Про охорону навколишнього природного середовища» та п. 10 Положення про державну систему моніторингу довкілля підприємства, установи і організації, діяльність яких призводить або може призвести до погіршення стану навколишнього природного середовища, незалежно від їх підпорядкування і форм власності зобов'язані здійснювати екологічний контроль за виробничими процесами та станом промислових зон, збирати, зберігати та безоплатно передавати відповідним державним органам аналітичні матеріали своїх спостережень, дані та узагальнену інформацію для її комплексного оброблення. 3 цією метою між суб'єктами системи моніторингу та постачальником інформації укладається угода, яка підлягає реєстрації в Мінприроди або його органах на місцях.
Фінансування робіт зі створення та функціонування системи моніторингу та її складових здійснюється відповідно до порядку фінансування природоохоронних заходів за рахунок коштів, передбачених у державному та місцевих бюджетах згідно із законодавством.
Покриття певної частини витрат на створення і функціонування складових частин і компонентів системи моніторингу може здійснюватися за рахунок інноваційних фондів у межах коштів, передбачених на природоохоронні заходи, міжнародних грантів та інших джерел фінансування.
Законодавство України регламентує право володіння, користування і розпорядження інформацією, одержаною під час виконання загальнодержавної і регіональних (місцевих) програм екологічного моніторингу. Інформація, що зберігається в системі моніторингу, використовується для прийняття рішень у галузі охорони довкілля, раціонального використання природних ресурсів та екологічної безпеки органами державної влади та органами місцевого самоврядування і надається їм безкоштовно відповідно до затверджених регла