Kraj Vysočina patří k nejčistším oblastem Česka. Kvalitu ovzduší ovlivňují především malé stacionární zdroje znečištění (spalovny, kotelny, průmyslové závody) a automobilová doprava. Malé zdroje znečištění jsou největšími producenty emisí tuhých znečišťujících látek, oxidu siřičitého a amoniaku. K nejvýznamnějším bodovým zdrojům emisí patří provozy dřevozpracujícího, sklářského a strojírenského průmyslu.
Automobilová doprava je největším producentem emisí oxidů dusíku a oxidu uhelnatého. Těmito emisemi jsou ohrožena velká města s vysokou koncentrací automobilové dopravy a okolí dálnice D1. Nejvíce znečištěným městem Vysočiny je krajské město Jihlava. Přispívá k tomu např. firma Kronospan, výrobce dřevotřískových desek, která vypouští do ovzduší velké množství prachu a karcinogenního formaldehydu.
Kvalita vod většiny vodních toků Vysočiny se v posledních 20 letech výrazně zlepšila. Přispělo k tomu zejména postavení čistíren odpadních vod ve městech a větších obcích. I přesto zůstávají některé úseky řek silně znečistěné, např. Sázava od Žďáru nad Sázavou po Havlíčkův Brod, Jihlava pod městem Jihlavou a Rokytná.
Problémem zůstávají malé obce bez čistíren odpadních vod a plošné znečištění, kdy jsou ze zemědělské půdy při deštích splavována hnojiva do vodních toků. Jde zejména o dusík a fosfor, které se hromadí v rybnících a přehradách. V důsledku nadměrného množství těchto živin dochází v létě při teplém počasí ke kvetení rybníků a vodních nádrží, tedy přemnožení řas a sinic.
Vodní i větrná eroze půdy se nejvíce projevuje na Třebíčsku, kde je nejnižší podíl lesů. Problémy s vodní erozí půdy byly v minulosti na svažitých pozemcích, zejména na Žďársku a Jihlavsku, které byly nevhodně využívány jako orná půda. Většina těchto lokalit však byla koncem 20. století zatravněna a vodní eroze půdy se snížila. K okyselení půd docházelo v minulosti zejména v oblasti Žďárských vrchů vlivem dálkového přenosu znečištění v důsledku kyselých dešťů. Po odsíření elektráren ve středních Čechách a v Polabí se situace výrazně zlepšila.