La situation environnementale diffère entre la Basse-Normandie et la Haute-Normandie. La première conserve une assez bonne qualité de son environnement, l'absence de très grande ville, la densité légèrement inférieure à la moyenne nationale, l'industrialisation modeste créant des conditions favorables. Mais dans l'ensemble de la Normandie se posent la question du mauvais état de l'eau et de l'air, celle d'une standardisation des paysages, celle de l'élimination des déchets sans oublier la menace que constituent les risques naturels ou technologiques. En conséquence, depuis les années 1970, plusieurs acteurs tentent de reconquérir des territoires dégradés par un développement économique et urbain manquant de clairvoyance. Le défi le plus aigu se situe au niveau de l'estuaire de la Seine, pris dans un sens largeDe l'embouchure au large du Havre au barrage de Poses, en amont de Rouen. À Poses, se font encore sentir les marées. La forte urbanisation, l'extension des zones industrialo-portuaires et ses conséquences (production de déchets, pollution de l'atmosphère, disparition d'espaces naturels) créent une pression sur un milieu en outre très précieux d'un point de vue écologique (écosystèmes des zones humides et des falaises calcaires) et touristique (les méandres de la Seine, les abbayes et châteaux voisins). Le Parc naturel régional des Boucles de la Seine normande essaie de trouver les solutions d'un développement durable dans cet espace à fort enjeu.
Dégradation de l'environnement La région véhicule une image ambivalente : celle d'une région préservée avec ses campagnes bocagères et celle d'une région dénaturée avec ses usines polluantes. Le constat est pourtant celui d'une dégradation générale de l'environnement.
La dégradation des paysages Les paysages tendent notamment à l'uniformisation. Sont abattus ou arrachés les arbres isolés et les haiesselon l'IFN, le linéaire de haies en Seine-Maritime, clos-masure compris, est passé de 7822 km à 3289 km, soit une diminution de 58 % en l'espace de 13 ans, parfois même des forêts. Celle du Rouvray est peu à peu grignotée par la croissance de l'agglomération rouennaiseConstruction du pôle technologique du Madrillet, du Zénith et de l'axe de contournement de Rouen par le sud. Le bocage régresse notamment dans les régions semi-bocagères (Pays d'Ouche, Lieuvin) dont l'aspect tend à se rapprocher des plateaux voisins à grande culture. Les lotissements aux maisons standardisées sont de plus en plus nombreux. Les mares sont comblées, les broussailles ou les pré-bois remplacent les pelouses sur les coteaux. En raison de la Politique agricole commune, les cultures recouvrent de plus en plus de prairiesMoins 30 % en Haute-Normandie entre 1967 et 1997. En éliminant ces milieux refuges de la faune et de la flore, l'appauvrissement du paysage se double d'une réduction de la biodiversité.
Sur quelques côtes touristiques, comme entre Deauville et Courseulles-sur-Mer, on observe un front de construction presque continue face à la mer seulement interrompue par des falaises ou l'estuaire de l'Orne.
La Normandie a aussi ses imperfections paysagères : entrées de villes plantées de pancartes et de panneaux, décharges sauvages, carrières à l'abandon. Cependant, on retient surtout de la région normande des sites attrayants, certains de réputation nationale : Baie du Mont-Saint-Michel (au patrimoine mondial de l'UNESCO), plages du débarquement, Suisse normande, Haras du Pin, cap de la Hague, Château-Gaillard… Le succès de ces lieux dérive parfois vers une sur-fréquentation dommageable à leur sauvegarde (près de trois millions de visiteurs par an au Mont-Saint-Michel).
Le problème des déchets Avec trois aires urbaines de plus de habitants (Rouen, Caen et Le Havre) et une industrialisation forte à l'est, ce problème se pose sérieusement en Normandie. D'autant plus que l'élimination des déchets repose en partie sur des usines d'incinérations .
En 2000-2001, la Basse-Normandie produisait : 1,5 million de tonnes de déchets municipaux (ordures ménagères, encombrants, boues d'épuration, déchets végétaux) : 9 millions de déchets industriels, 12 millions de déchets agricoles (déjections animales, résidus de récolte)Michel Lerond, Christophe Sanson, Profil environnemental régional de Basse-Normandie, DIREN de Basse-Normandie, 2001, 69 pages, soit 22,5 millions de tonnes. (contre 15 millions en Haute-Normandie).
Équipée de trois centrales nucléaires et d'un pôle de construction de sous-marins nucléaires à Cherbourg-en-Cotentin, la Normandie est confrontée au problème du stockage et du traitement des déchets radioactifs. En dépit de leur faible tonnage, ils peuvent être source d'inquiétude, car ils demandent beaucoup de précaution. À l'extrémité du département de la Manche, outre le centre de stockage de la Manche (CSM) de l'Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs, la Hague héberge la plus grande usine de traitement du monde, gérée par Orano. Celle-ci traite de combustibles irradiés issus de réacteurs français ou étrangers (Allemagne, Japon, Suède). Le traitement produit des effluents radioactifs qui sont rejetés en mer dans le Raz Blanchard. Non loin de là, la fosse des Casquets est un site pollué.
Le CSM est désormais fermé, et ne sera pas banalisable, même après 300 ans..
La pollution atmosphérique C'est peut-être à ce niveau que les Hauts-Normands ont pris conscience du très mauvais état de l'environnement de leur région. Grosses agglomérations, nombreuses industries émettrices de gaz à effet de serre, les sources de pollution atmosphérique sont multiples et importantes à tel point que certains secteurs sont de véritables points noirs. Les protecteurs de l'environnement pointent régulièrement du doigt la Basse-Seine, couloir urbanisé, routier, et industriel. La population, la circulation automobile et les industries polluantes (raffineries, pétrochimie, centrales thermiques) s'y concentrent. En conséquence, Rouen et le Havre figurent parmi les premières régions émettrices de dioxyde de soufre (SO)respectivement 12 et 14 microgrammes par mètre cube contre 3 à Caen, de gaz carbonique (CO) et d'oxydes d'azote (NO). La capitale normande, établie dans une sorte de cuvette, souffre en plus d'une mauvaise ventilation par temps anticyclonique, ce qui empêche la dispersion de la pollution.
Le reste de la Haute-Normandie et la Basse-Normandie ne connaissent pas de tels problèmes en raison notamment de la dispersion de l'habitat et d'une industrialisation modeste. Même les agglomérations caennaise et cherbourgeoise n'atteignent pas les pics de pollution de Rouen ou du Havre. Toutefois, leur nombre s'accroît.
La pollution des eaux superficielles et profondes thumb|350 px|La Risle près de Grosley-sur-Risle. La clarté des eaux d'une rivière n'augure pas de sa qualité. La qualité de l'eau des cours d'eau est jugée passable en Normandie. Très peu de rivières sont reconnues excellentes comme la Sée, première rivière à saumons de France ou la Touques, préférée des truites de mer. La Seine apparaît comme le symbole d'une pollution excessive. « Vers 1980, […]le fleuve est considéré comme mort […] La concentration en oxygène dissous est la plus faible qu'on ait jamais connue, avec des taux inférieurs à 10 %. En 1933, le commandant Charcot mesurait dans le fleuve une saturation en oxygène de 83 % ! »J. Chaïb et J.-P. Thorez, Vallée de la Seine, entre naissance et renaissance, AREHN, Rouen, 2001, . Longtemps utilisée comme un égout à ciel ouvert, la Seine a accueilli les eaux usées domestiques, les effluents plus ou moins toxiques des concentrations urbaines et industrielles voisines. Aujourd'hui, même si la qualité de l'eau s'est améliorée, elle reste le fleuve le plus pollué de France, notamment parce que les rejets des sites plus en amont (agglomération parisienne, station d'épuration d'Achères) plombent les efforts entrepris en Haute-Normandie. L'impact négatif du fleuve s'étend au large de l'estuaire, sur la côte est du Calvados.
Plus qu'à l'industrie, la mauvaise qualité des eaux normandes a globalement pour origine le ruissellement qui draine vers les rivières ou vers les nappes aquifères nitrates et produits phytosanitaires. Le problème des eaux souterraines est plus aigu sur les étendues de grande culture de la Normandie orientale, des Plaines de Caen et d'Argentan (plus de ). Une menace concerne plus particulièrement la Haute-Normandie : celle des eaux turbides. Lors de précipitations importantes, l'eau, chargée de particules terreuses, peut s'engouffrer dans les bétoires naturelles, les marnières et les puisards et atteindre rapidement la nappe. Du robinet sort alors une eau turbide. Elle n'est plus potable d'autant plus que les particules en suspension sont accompagnées de micro-organismes responsables de gastro-entéritesJ. Chaïb, J.-P. Thorez, Pollutions, causes, enjeux, reconquêtes, AREHN, Rouen, 2001, . Dans la Hague, le ruisseau de Sainte-Hélène est pollué au tritium RAP130513-CSM-v1 sur acro.eu.org, site de l'association pour le contrôle de la radioactivité dans l'Ouest. Le ruisseau de Sainte-Hélène et son affluent, le Grand Bel, y sont mentionnés. et aux transuraniens note-Plutonium-Hague.pdf sur acro.eu.org. À proximité, Orano a décidé de retirer des terres polluées à l'américium et au plutonium au droit de la résurgence du ru des Landes Bilan de l’état radiologique de l’environnement français de 2015 à 2017 website IRSN pages 309-314 .
Sur le littoral bas-normand, l'importance de la production conchylicole impose un bon état sanitaire de l'eau de mer mais les flux bactériens apportés par les rivières côtières contraignent parfois les autorités à l'interdiction de la pêche à pied, activité de loisirs très prisée par la population.
La disparition et la régression des espèces Il est difficile d'avoir une vision à l'échelle de la Normandie réunie, beaucoup de chiffres et d'informations officiels à ce jour disponibles étant à l'échelle de la Basse-Normandie ou de la Haute-Normandie (anciennes régions fusionnées depuis ).
D'après les listes rouges d'espèces menacées de Haute-Normandie, 503 espèces sont menacées d'extinction, soit 28 % des espèces animales et végétales évaluées lors de l'élaboration de ces listes. Ces 503 espèces menacées représentent 156 espèces animales et 347 espèces végétales sauvages indigènes. 148 espèces sont considérées disparues au niveau régional (8 % des espèces évaluées).
Côté Basse-Normandie, environ 6000 à 10000 espèces sont décrites pour un total d'espèces présentes estimé de 10000 à 25000 espèces. La liste rouge de la flore menacée de Basse-Normandie de 2015 estime que, sur les 2511 taxons catalogués, 367 espèces végétales sont menacées d'extinction. Sur ces 367 espèces menacées, 77 espèces sont présumées disparues. 27 sous-espèces végétales ou variétés sauvages sont aussi menacées d'extinction.
Les risques On observe dans ce domaine une inégalité entre Basse-Normandie et Haute-Normandie, cette dernière devant faire face à plus de menaces.
Des risques naturels limités L'inondation forme le risque naturel le plus fréquent. Ce sont en général des inondations de plaine. Lentes mais puissantes, elles surviennent à la suite des pluies importantes et durables d'hiver. Toutefois, depuis plusieurs années, on observe des phénomènes plus brusques : des coulées boueuses ravagent le bas des bassins versants, provoquant des dommages sérieux, la colère ou l'abattement des riverains. De plus en plus fréquentes, notamment dans les vallées haut-normandes (Seine, Eure, Bresle, Iton, Risle, vallées cauchoises), elles s'expliquent par l'augmentation du ruissellement des eaux à la suite de l'imperméabilisation du sol par l'urbanisation et les infrastructures ainsi qu'à cause de la disparition de zones rétentrices (haies, prairies, mares). Proche de la mer, la Normandie essuie des vents parfois supérieurs à . La sécheresse peut affecter quelques zones agricoles de la Haute-Normandie.