Porto Alegre é uma das capitais mais arborizadas do Brasil.[25] Cada habitante da cidade tem direito a, aproximadamente, 17m² de área verde. Em 1976 foi criada em Porto Alegre a primeira secretaria do meio ambiente do Brasil.[26]
Existem programas de arborização e preservação das matas nativas. Muitas avenidas são arborizadas com tipos específicos de árvores, como por exemplo as paineiras da avenida Icaraí e os guapuruvus na avenida Teresópolis. As floradas adicionam beleza cênica à cidade. Também são frequentes os ipês, as timbaúvas, os jacarandás e os plátanos.
As encostas dos morros são preservadas, mas enfrentam problemas com loteamentos clandestinos e invasões. A cidade conta com três unidades de conservação ambiental: o Parque Estadual do Delta do Jacuí, a Reserva Biológica do Lami José Lutzenberger e o Parque Natural Municipal Morro do Osso.
As grandes áreas verdes de Porto Alegre ajudam a amenizar seus problemas ambientais, mas a cidade apresenta problemas com resíduos e poluição, entre outros. De acordo com uma pesquisa feita pelo jornal Folha de São Paulo, o nível de poluição na cidade é o dobro acima do recomendado pela Organização Mundial de Saúde, sendo a segunda capital mais poluída do Brasil, atrás apenas de São Paulo.[27]Alagamentos como o da avenida Goethe e regiões próximas se intensificaram com o aumento do asfaltamento da cidade, diminuindo a infiltração da água e aumentando o seu escoamento superficial. Para reverter esse problema de drenagem urbana, foi construído o Conduto Álvaro Chaves. Iniciado em maio de 2005, a obra teve seu término em 2008, diminuindo bastante os alagamentos