Стан довкілля у м. Києві визначається на підставі відповідних спостережень, які охоплюють всі основні складові: повітря, воду, ґрунти. Такі спостереження, що регулярно здійснюються у визначених місцях і за стандартною методикою, називають моніторингом.

Найбільший обсяг спостережень, які здійснюються у характерних місцях, без прив'язки до місць скидів забрудненої води чи викидів в атмосферне повітря, в Україні виконують організації Державної гідрометеорологічної служби, зокрема у Києві — Центральна геофізична обсерваторія (ЦГО).

У межах міста функціонує дві метеорологічні стації: одна — “Київ” поблизу проспекту Науки, друга — поряд з аеропортом “Київ” (Жуляни). У першому випадку найважливіші метеорологічні величини (температура повітря, швидкість і напрямок вітру, вологість повітря тощо) вимірюються кожні 3 години. На метеостанції в аеропорту спостереження здійснюються щогодини. Однак кліматичні узагальнення по цій метеостанції не провадяться.

Метеорологічні спостереження у м. Києві було розпочато у 1855 р. в центральній частині міста. У 1981 р. ця метеостанція була перенесена на її теперішнє місце поблизу проспекту Науки.

Гідрологічний режим Дніпра в межах міста визначається на гідрологічній станції “Київ”, розташованій у Гідропарку в 200 м нижче мосту Метро. Із використанням самописця тут безперервно реєструється рівень води. Двічі на добу — о 8 і 20 годині — вимірюється її температура.

Значно густішою є мережа спостережень за забрудненням атмосферного повітря. У місті нараховується 16 пунктів стаціонарних спостережень ЦГО. Ззовні вони виглядають як невеличкі сріблясті будиночки з пропелером над дахом. Вимірювання концентрацій забруднюючих речовин здійснюється в робочі дні чотири рази на день: о 1, 7 (8), 13 і 19 (20) годинах. Основну увагу приділяють найважливішим, характерним домішкам — у середньому 5-7 на кожному пункті спостережень. Найбільший обсяг визначень припадає на пил, двоокис сірки, двоокис азоту, окис вуглецю, формальдегід, бенз(а)пірен. Всього визначаються концентрації 21 домішки. Загальний обсяг визначень протягом року становить понад 65 тис.

Контроль стану води у Дніпрі виконує ЦГО на трьох створах. Верхній розташований дещо вище міста напроти водозабору Дніпровської водопровідної станції, трохи вище гирла Десни. Середній створ розташований навпроти гирла р. Либідь. Найнижчий — 500 м нижче скиду у Дніпро стічних вод Бортницької станції аерації. На кожному створі проби води відбираються поблизу поверхні і дна на трьох вертикалях: поблизу берегів і в середній частині річки. Повторюваність відбору проб — щодекадне.

Основна увага приділяється характеристикам, які найкраще відображають гідрохімічний склад води (мінералізація, головні іони), а також вміст забруднюючих речовин (нафтопродукти, важкі метали тощо).

Спостереження за станом довкілля, окрім Центральної геофізичної обсерваторії проводять ще кілька організацій. Зокрема, це міська санітарно-епідеміологічна станція (СЕС). Ці спостереження (за станом повітря, води) тяжіють до місць високого забруднення і виконуються, як правило, у разі виникнення значних забруднень. Міський водоканал (ДКО “Київводоканал”) виконує регулярні спостереження на Дніпрі і Десні в місцях питних водозаборів, а також в місці скидання стічних вод Бортницької станції аерації. Повторюваність цих досліджень — один раз на місяць. Ще одним суб’єктом виконання спостережень є Державне управління екології та природних ресурсів у м. Києві. Також необхідно згадати ДГО “Північгеологію”, що виконує спостереження за станом підземних вод і ґрунтів.