Уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе Нижний Тагил, по данным государственной сети наблюдений государственного учреждения "Свердловский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями", на стационарных постах в 2010 году характеризовался как "очень высокий". Максимальные концентрации превысили соответствующие значения предельно допустимых концентраций в атмосферном воздухе: бенз(а)пирена - в 12,7 раза, этилбензола - в 8 раз, формальдегида - в 2,8 раза, фенола - в 4,1 раза, аммиака - в 1,3 раза, оксида углерода - в 2,6 раза, сероводорода - в 2,5 раза, железа - в 1,2 раза, марганца - в 2 раза, свинца - в 3,8 раза. Превышения среднегодовых концентраций в 2010 году были зафиксированы: по формальдегиду (в 6,3 раза) и бенз(а)пирену (в 2 раза). По данным наблюдений, за последние 5 лет наметилась тенденция роста загрязнения атмосферного воздуха диоксидом серы, оксидом углерода, формальдегидом, марганцем, свинцом и хромом. Концентрации фенола, диоксида и оксида азота, аммиака, сероводорода, бензола, бенз(а)пирена, железа, кадмия, меди снизились.
Охранные зоны вокруг стационарных постов наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха, в которых устанавливаются ограничения на хозяйственную деятельность, в городе Нижний Тагил отсутствуют.
В 2010 году в районе размещения автоматической станции контроля за загрязнением атмосферного воздуха в городе Нижний Тагил, входящей в региональную сеть мониторинга атмосферного воздуха, максимальная среднесуточная концентрация пыли мелкодисперсной превысила предельно допустимую в 7,2 раза, оксида азота - в 3,5 раза, диоксида азота - в 3,3 раза. В первом квартале 2011 года максимальная среднесуточная концентрация диоксида азота превысила нормативы в 4,1 раза, оксида азота - в 3 раза, пыли мелкодисперсной - в 2,4 раза.
В 2010 году от стационарных источников в городе Нижний Тагил было выброшено в атмосферу 114,4 тыс. тонн вредных (загрязняющих) веществ, что составляет 9,6 процента от суммарного выброса по Свердловской области, в том числе: твердые вещества (пыль) - 12,2 тыс. тонн, оксид углерода - 79,0 тыс. тонн, диоксид азота - 8,9 тыс. тонн, диоксид серы - 6,0 тыс. тонн, прочие жидкие и газообразные вещества - 8,3 тыс. тонн.
В 2010 году выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу от стационарных источников в городе Нижний Тагил увеличились к уровню 2009 года на 2,9 тыс. тонн, или на 2,6 процента, что связано с увеличением выпуска продукции на ряде предприятий; к уровню 2007 года выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу сократились на 83,3 тыс. тонн, или на 42,1 процента за счет реконструкции производства, снижения объемов производства, проведения природоохранных мероприятий.