Интенсивное воздействие на окружающую среду автономного округа оказывают добыча и транспортировка нефти и газа. Средние за год концентрации диоксида азота и оксида азота в атмосферном воздухе превышали ПДК в г. Ханты-Мансийск, формальдегида - во всех городах округа. В г. Нижневартовск уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивается как очень высокий (ИЗА = 17), а в городах Ханты-Мансийск, Сургут - как высокий (ИЗА от 7 до 13).

Загрязняют воздушный бассейн транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство, строительный комплекс, электроэнергетика, аэропорт. В 2002 г. от стационарных источников 410 предприятий в атмосферный воздух поступило 2553,8 тыс. т загрязняющих веществ (почти на 50% больше, чем в 2001 г.), от автотранспорта - 743,4 тыс. т. За отчетный период зафиксировано 8 аварийных выбросов: по одному - в Сургутском и Нижневартовском районах; по два - в Октябрьском, Белоярском, Березовском районах. Четыре аварии произошли с взрывом газопровода и последующим возгоранием: два взрыва в Октябрьском районе, по одному - в Белоярском и Березовском районах. Основные причины аварий: повреждение трубопроводов вследствие наружной коррозии, внешних воздействий (механических повреждений), брак при выполнении строительно-монтажных работ.