Als Megastadt hat Buenos Aires mit zahlreichen ökologischen Problemen zu kämpfen. Zwar gibt es vor allem wegen des relativ windigen Klimas kaum Smog in der Stadt, dennoch erreicht die Schadstoffbelastung der Luft durch die mangelhaft gefilterten Industrie- und Autoabgase in einigen Außenbezirken, zum Beispiel in Lanús, oft kritische Werte, die zu erhöhten Lungenkrebsraten führen. Dazu trägt in erheblichem Maße das hohe Verkehrsaufkommen bei.
In den sehr engen, von hohen Häuserfronten gesäumten Straßen ist zudem die Frischluftzufuhr (zum Beispiel vom Meer) sehr gering. Problematisch ist ebenfalls, dass die Stadt und der sie umgebende Ballungsraum nur relativ wenige Grünflächen besitzt und das Umland durch immer weiter in die Peripherie ausholende Bauprojekte (zum Beispiel Country Clubs) ebenfalls zugebaut wird.
Ein weiteres Problem ist die Belastung des Río de la Plata und seiner Zuflüsse in der Stadt durch Abwässer. Die durch die Stadt fließenden Flüsse Riachuelo und Río de la Reconquista sind hochgradig verschmutzt und lassen kein biologisches Leben mehr zu, eine Renaturierung zumindest des Riachuelo war in den 1990er Jahren zwar geplant, das Vorhaben lässt jedoch weiterhin auf sich warten. Im Río de la Plata selbst konnte bis etwa 1980 noch gebadet werden (es gab einen Badestrand in Quilmes), doch heute ist das wegen der Verschmutzung des Wassers nicht mehr möglich, nachdem es mehrere Todesfälle in den 1980er Jahren gab. Auf der gegenüberliegenden Seite des Río de la Plata in Uruguay ist es aber noch problemlos möglich.
Ein großes Problem war von jeher die Müllentsorgung. Früher wurde der Müll dezentral, oft sogar in den Heizanlagen der Wohnhäuser verbrannt, was aber ab der Erreichung einer bestimmten Größe der Stadt wegen der Schadstoffbelastung nicht mehr ohne weiteres möglich war. Heute landet ein Großteil des Mülls auf einer ringförmig um die Stadt gelegenen Mülldeponie, die begrünt und teilweise parkähnlich ausgestaltet wird und Cinturón Ecológico (ökologischer Gürtel) genannt wird. Kritisiert wird an dem Vorhaben, dass das Grundwasser durch die im Müll vorkommenden Schadstoffe (z.B. Schwermetalle) verschmutzt werden kann. So werden zum Teil erhöhte Krebsraten in den angrenzenden Wohngebieten beobachtet.