根據巴彥淖爾市政府委托中國環境科學研究院等單位編制的《烏梁素海綜合治理規劃》，“近年來，巴彥淖爾市工業化、城市化進程加快，帶來大量工業廢水、城市生活汙水和農業回水，導致區域生態環境惡化，富營養化和沼澤化趨勢嚴重。”
以2008年的數字為例。當年該區域工業廢水排放量為2331.2萬噸，城市生活汙水排放量為22564萬噸，農田排水2.67億噸，養殖廢水排放量為26701萬噸。區域內COD(化學需氧量)排放量最高的汙染源為工業廢水，占總排放量的34.5%。氨氮排放量最高的汙染源是城市生活汙水，占總排放量的57.4%，其次是工業廢水和畜禽廢水。
區域汙染物排放量已經遠遠超過了烏梁素海的水環境承載力。據當地環保部門測算，2008年入湖汙染負荷為總氮2292.65噸、總磷247.36噸，而烏梁素海水環境承載力僅為總氮722.3噸、總磷40.9噸。
巴彥淖爾河套水務集團公布的另壹組數據更為直觀:每年進入烏梁素海的水量約為3.5億至4億立方米，其中生活汙水和工業廢水2億立方米，而烏梁素海總庫容只有3.2億立方米。
根據巴彥淖爾市環境監測站2005-2010監測數據，烏梁素海環境汙染和生態功能退化現狀嚴峻，氨氮超標率為30.3%。底泥汙染嚴重，總氮、總磷和重金屬超標，西大灘和東大灘底泥汙染最嚴重；魚類的種類和數量大大減少，淡水漁業基地的功能逐漸喪失。
黃河水汙染事件
2004年6月25日，內蒙古河套灌區總排水溝管理局因水位超過警戒線，欲提水，將烏梁素海下遊總排水溝積存的約654.38+0萬立方米造紙汙水集中排入黃河，瞬間造成“6·26”黃河水汙染事件。兩天後，6月28日10，下遊包頭市自來水總公司關閉黃河水源總廠取水口。直到2004年7月3日19: 45，包頭黃河水源總廠才恢復取水，造成直接經濟損失280余萬元。
內蒙古自治區環保廳事後查明，水汙染事件造成黃河400公裏河段嚴重汙染14天，水體完全喪失使用功能。5天停水造成包頭經濟損失約654.38+0.3億元，對200多萬包頭市民生活工作的影響無法估計。這也是建國以來黃河最大的壹次汙染事故，汙染源附近的黃河水域80%的野生魚類死亡。
事實上，烏梁素海已經成為內蒙古西部最大的汙染物儲存池。更令人擔憂的是，這裏的汙水仍然源源不斷地通過河流排入黃河。如果不改變烏梁素海的汙染狀況，“6·26”黃河水汙染事件可能再次爆發。