Sông Tô Lịch dài hơn 14km, bắt nguồn từ phường Nghĩa Đô (quận Cầu Giấy) và đổ ra sông Nhuệ tại xã Hữu Hòa (huyện Thanh Trì). Đây không chỉ là dòng sông mang giá trị lịch sử, văn hóa gắn bó với đời sống cư dân nội thành mà còn là một phần không thể thiếu trong hệ thống thủy lợi của Thủ đô. Tuy nhiên, dưới sức ép đô thị hóa, quá trình xây dựng không đồng bộ, cùng sự thiếu ý thức của người dân sống ven sông, lòng sông ngày càng bị thu hẹp, hành lang bảo vệ sông bị lấn chiếm, tập kết rác và nước thải sinh hoạt xả thẳng vào sông đã khiến Tô Lịch trở thành một trong những dòng sông ô nhiễm nhất Hà Nội.

Theo thống kê, mỗi ngày, sông Tô Lịch phải tiếp nhận khoảng 160.000m³ nước thải sinh hoạt, phần lớn chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt quy chuẩn.

Những năm gần đây, Hà Nội đã dành nhiều nguồn lực và triển khai nhiều biện pháp để làm sạch hệ thống sông ngòi nội thành, trong đó có sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, Kim Ngưu. 

Xây dựng một số trạm xử lý nước thải. Năm 2013, Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở (quận Hoàng Mai) với công suất 200.000m³/ngày đêm được đưa vào vận hành để thu gom, xử lý nước thải sông Sét và sông Kim Ngưu. 

Ngoài ra, một số dự án cũng lần lượt đi vào hoạt động như hệ thống thu gom, xử lý nước thải đô thị khu vực quận Hà Đông, Sơn Tây, công suất lần lượt 45.000m3/ ngày đêm và 20.000m3/ ngày đêm, hệ thống thu gom và Nhà máy xử lý nước thải Phú Đô công suất 84.000m³/ngày đêm.

Tuy nhiên, những nỗ lực trên vẫn chưa đáp ứng kỳ vọng, đặc biệt là với sông Tô Lịch. Vì vậy, việc vận hành thử nghiệm gói thầu số 1 Nhà máy xử lý nước thải Yên Xá, công suất 270.000m³/ngày đêm từ ngày 1/12/2024, đã mở ra kỳ vọng lớn. Đây là một trong những dự án trọng điểm, đóng vai trò then chốt trong lộ trình cải tạo môi trường nước sông Tô Lịch. Ngoài ra, Hà Nội dự kiến triển khai dự án bổ cập nước từ sông Hồng vào sông Tô Lịch, bắt đầu từ 2/9/2025.