3- 4 tỷ m3 nước mặt/năm và 1,5 – 2 tỷ m3 nước ngầm của tỉnh Thái Nguyên được cảnh báo là đang bị ô nhiễm nặng, đặc biệt là nguồn nước sông Cầu.
Các trạm quan trắc tại Cầu Gia Bảy, đập Thác Huống, Cầu Mây cho thấy hàm lượng nước sông Cầu một số chỉ tiêu đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, như BOD5 vượt từ 1,08- 9,5 lần; COD vượt từ 1,2 – 5,8 lần; NH4 vượt từ 1,34- 20 lần…
Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt cũng như nước ngầm đáng báo động ở Thái Nguyên, là do ngành công nghiệp khai thác khoáng sản, luyện kim đen, luyện kim mầu, công nghiệp cơ khí, chế tạo… phát triển mạnh, nhưng các biện pháp xử lý ô nhiễm bảo vệ môi trường không mấy hiệu quả.
Sở Tài nguyên và Môi trường của tỉnh cũng phải thừa nhận, hầu hết các biện pháp bảo vệ môi trường của các dự án, các cơ sở sản xuất đề cập trong báo cáo đánh giá tác động môi trường không có tính khả thi hoặc hiệu suất xử lý kém. Thực trạng chung là phần lớn các chất thải sản xuất chưa qua xử lý được xả trực tiếp ra môi trường.
Tại một số địa điểm ở sông Công và hồ Núi Cốc đã có dấu hiệu ô nhiễm các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng, dầu mỡ, hoá chất bảo vệ thực vật.
Bên cạnh đó, nguồn nước ngầm đã có biểu hiện ô nhiễm cục bộ, mang đặc trưng từng vùng khác nhau. Một số khu vực khai thác khoáng sản tại xã Hà Thượng, Tân Linh (huyện Đại Từ) hàm lượng asen từ 0,068- 0,109 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,7- 8,2 lần. Phường Quang Vinh (thành phố Thái Nguyên) và thị trấn Giang Tiên (huyện Phú Lương), hàm lượng Cyanua vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,9- 12,9 lần. Nhiều khu vực nước ngầm có nồng độ pH thấp dưới mức tiêu chuẩn cho phép và có biểu hiện ô nhiễm Fe, Mn…
Ngoài ra, các chất thải rắn, khí bụi của các cơ sở sản xuất công nghiệp cũng góp phần không nhỏ vào việc làm gia tăng tốc độ ô nhiễm môi trường. Điều nguy hiểm hơn là trong số các cở sở sản xuất công nghiệp, các khu chế xuất đa phần chưa có trạm xử lý nước thải, khí thải và hệ thống cơ sở hạ tầng đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường.
Khu chế xuất sông Công mặc dù đi vào hoạt động từ năm 2001 đến nay, nhưng vẫn chưa hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải tập trung. Chất thải rắn của các khu chế xuất chưa có khu chôn lấp theo quy định, thậm chí còn dùng để san lấp mặt bằng. Đây là một trong những tác nhân gây ô nhiễm đất và nguồn nước.