間斷或連續地測定環境中污染物的濃度，觀察、分析其變化和對環境影響的過程。由於污染源強度、地理條件、氣象因素的不同，排放有害物質的分散性、擴散性、化學活性等的差異，污染的範圍和影響也就不同。污染的範圍有局部性的、區域性的甚至全球性的；污染的影響有些是短期、急性的，有些是長期、慢性的或者潛在性的。因此，要在一定範圍內設置若幹監測點，組成監測網路，監測污染物濃度變化及其影響，並據此制定防治對策。
環境監測一般採用人工或半自動采采樣，用實驗室化學分析方法進行定期、定點測定。隨著環境監測工作的發展，建立瞭大氣污染固定監測站、大氣污染流動監測站、水污染固定監測站、水污染流動監測站等。在污染物排放量激增的情況下，間斷性的監測已不能掌握污染源和環境污染狀況的變化。60年代末70年代初，大氣污染連續自動監測系統和水污染連續自動監測系統也相繼建立起來。
環境監測按監測目的可分為三種。①研究性監測：研究確定污染物從污染源到受體的運動過程，鑒定環境中需要註意的污染物。這類監測需要化學分析、物理測量、生物和生理生化檢驗技術，並涉及大氣化學、大氣物理、水化學、水文學、生物學、流行病學、毒理學、病理學等學科的知識。如果監測數據表明存在環境污染問題時，則必須確定污染物對人、生物和其他物體的影響。②監視性監測：監測環境中已知有害污染物的變化趨勢，評價控制措施的效果，判斷環境標準實施的情況和改善環境取得的進展，建立各種監測網，如大氣污染監測網、水體污染監測網，累積監測數據，據此確定一個城市、省、區域、國傢，甚至全球的污染狀況及其發展趨勢。③事故性監測：對事故性污染，如石油溢出事故所造成的海洋污染，核動力廠發生事故時放射性微塵所造成的大氣污染等進行監測，包括用監測車或監測船的流動監測、空中監測、遙測、遙感等，確定污染范圍及其嚴重程度，以便采取措施。按監測對象的不同，可分為大氣污染監測、水質污染監測、土壤污染監測、生物污染監測等。按污染物的性質不同，可分為化學毒物監測、衛生（包括病原體、病毒、寄生蟲、黴菌毒素等的污染）監測、熱污染監測、噪聲污染監測、電磁波污染監測、放射性污染監測、富營養化監測等。
影響環境的污染物種類繁多，可根據下列原則確定優先監測的污染物：①對環境影響大的污染物。②已有可靠的監測方法並能獲得準確的數據。③已定有環境標準或其他規定。④在環境中的含量已接近或超過規定的標準濃度，其污染趨勢還在上升。⑤樣品有廣泛的代表性，如采集河流底泥作為監測水體在一段時間內的重金屬含量樣品，比經常監測個別水樣更為經濟有效；又如監測樹幹上的地衣群落的組成和數量來瞭解某一地區硫氧化物和光化學煙霧的情況，比監測個別大氣樣品更具有代表性。
存在於環境中的污染物，大多含量很低，屬於微量和痕量范圍，一般采用化學法和物理法進行監測分析。用於大氣污染自動連續監測的方法，早期采用比色、電導等化學方法，現已發展到用化學發光法、脈沖紫外熒光光譜法、色譜法等物理方法。用於水體污染自動連續監測的方法有紫外吸收分光光度法、離子選擇性電極法、電導法等（見環境分析方法）。
鑒於某些污染物已造成全球性的大氣污染和水體污染，世界衛生組織(WHO)和世界氣象組織(WMO)於1970年開始制訂全球大氣監測計劃，建立瞭為統一測定和采樣方法的大氣監測程序。這個程序已逐步在成員國中實施。世界衛生組織在聯合國環境規劃署的協助下，於1974年開始制訂全球水質監測計劃，1976年11月制定瞭全球水質監測的聯合規劃。中國分別於1979年和1980年成為全球大氣監測計劃和全球水質監測計劃的成員國。
50年代中期，中國衛生部門和城建部門曾在一些城市進行大氣、水和土壤污染的衛生學調查和常規分析工作。70年代中期，各地環境保護機構和監測站相繼建立，開展瞭大氣、河流、水庫、污染源的監測工作。對大的河流、湖泊，如長江、黃河、淮河、松花江、湘江、珠江、海河、官廳水庫、洞庭湖、鄱陽湖、巢湖、太湖，以及渤海、黃海、南海和東海等也已進行水質監測。