Nguyên nhân chính được cho là gây ô nhiễm môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy là do nước thải chưa được xử lý hoặc xử lý không đạt quy chuẩn trước khi thải ra môi trường.
Nước thải sinh hoạt, chiếm tỉ lệ lên tới 70% tổng lượng nước thải vào sông Nhuệ - sông Đáy nhưng không được thu gom, xử lý và thải thẳng ra nguồn tiếp nhận. Hơn nữa, dòng chảy trên sông không đáp ứng được khả năng tự làm sạch chất ô nhiễm, đặc biệt là đối với sông Nhuệ.
Để giải quyết triệt để ô nhiễm, bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; Ủy ban nhân dân các tỉnh/thành phố lân cận Hà Nội: Hà Nội, Hà Nam, Hòa Bình, Ninh Bình và Nam Định quan tâm chỉ đạo các cơ quan chuyên môn trực thuộc có biện pháp chặt chẽ kiểm soát nước thải, chất thải trong sản xuất nông nghiệp để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
Đồng thời, đẩy mạnh công tác thẩm định, cấp phép xả nước thải vào các công trình thủy lợi thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy đặc biệt chú trọng công tác hậu kiểm, nhằm phát huy hiệu quả công tác phòng ngừa ô nhiễm.
Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đề nghị UBND TP.Hà Nội cần chỉ đạo các Sở, ban, ngành trên địa bàn thành phố đẩy nhanh tiến độ các dự án cải thiện nguồn nước sông Nhuệ, sông Đáy, các dự án xử lý nước thải theo các quy hoạch đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt.
Chỉ đạo việc vận hành các nhà máy xử lý nước thải, các công trình điều tiết nguồn nước hiện hữu nhằm đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm nước sông Nhuệ, sông Đáy. Tiếp tục thực hiện các biện pháp cải thiện chất lượng môi trường sông Tô Lịch, chất lượng các hồ trên địa bàn, đặc biệt là các hồ nội đô.
Bên cạnh đó, việc quy hoạch thoát nước Thủ đô Hà Nội cần được tiếp tục như việc quy hoạch các điểm tập kết chất thải rắn; kiểm soát chặt chẽ các nguồn xả nước thải và chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy trước khi chảy vào địa bàn các tỉnh phía hạ lưu; xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm, đình chỉ hoạt động, cưỡng chế đình chỉ hoạt động theo quy định của pháp luật.
Ngoài ra, bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đề nghị các tỉnh lân cận khác, thực hiện đẩy nhanh tiến độ đầu tư, xây dựng đưa vào vận hành các công trình xử lý nước thải, kiểm soát chặt chẽ các nguồn xả thải trên địa bàn, đặc biệt là những nguồn xả thải lớn xả thải trực tiếp ra lưu vực sông.
Các điểm tập kết chất thải rắn cần được quy hoạch và tăng cường tổ chức thanh tra, kiểm tra chấp hành pháp luật về bảo vệ môi trường tại các khu đô vực có hoạt động xả thải vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy.