Song Hồ Tây nằm trong danh sách những khu vực ô nhiễm nhất tại Hà Nội. Nguyên nhân đến từ việc xả thải từ không ít hộ gia đình, lưu thông không khí khu vực quanh hồ kém. Bên cạnh đó, nhiều hộ kinh doanh lấn chiếm vỉa hè khiến nhiều tuyến đường tại Hồ Tây chật hẹp, nhếch nhác.
Nhằm giải quyết vấn đề, Hà Nội thông qua loạt dự án cải tạo nâng cấp đường xá, hệ thống thoát nước quanh Hồ Tây. Theo đó, thành phố đầu tư hơn 99 tỷ đồng từ ngân sách quận để xây dựng, hoàn thiện hệ thống thu gom nước thải xung quanh khu vực hồ. Hiện hệ thống thu gom rác thải này hoàn thành 2/3 giai đoạn, phần lớn nước thải đã được đưa về nhà máy xử lý nước thải Hồ Tây.