В отличие от находящегося неподалеку Невского района (левого берега Невы), в котором с давних времен размещались разнообразные производства, на территории Купчина практически отсутствовали сколь-нибудь серьезные промышленные предприятия. До 1960-х годов здесь в основном располагались совхозные поля и садовые участки. Исключение составляет лишь кирпичный завод, построенный в конце 1930-х годов и к нынешнему времени полностью демонтированный. В районе Купчина не было значительных радиационных, химических или иных могильников. Существовала только одна свалка. Следовательно, до начала массового жилищного строительства экологическое состояние района можно считать хорошим.

В настоящее время главным экологическим бедствием Купчина, несомненно, является автотранспорт. В первую очередь страдает воздух. Доля автомобильных выхлопных газов, по разным источникам, колеблется от 60 до 80 %. Самым крупным стационарным загрязнителем купчинской атмосферы является Южная ТЭЦ. Существует также множество менее значительных предприятий, в основном расположенных в промзонах: на четной стороне Бухарестской улицы, от ее начала до улицы Салова; на улицах Салова и Фучика; на четной стороне Софийской улицы от улицы Салова до улицы Белы Куна и от проспекта Славы до КАД (исключая территорию кладбища); в промзоне Обухово; между Карпатской и Софийской улицами. В основном это различные автотранспортные предприятия, торговые и складские помещения. Есть также несколько крупных производственных предприятий и несколько котельных. До открытия Дунайского путепровода самым чистым считалось воздушное пространство у станции метро «Купчино». Ныне качество воздуха в Купчине практически повсеместно одинаково и уровень загрязненности стабильно высок. Отмечаются превышения предельно допустимых концентраций по диоксиду азота, аммиаку, пыли, фенолу и формальдегиду. По некоторым данным, уровень загазованности на проспекте Славы превышает предельно допустимую концентрацию в 2–2,5 раза. Также значительно превышен уровень ПДК: на Софийской улице у пересечения с КАД; на Дунайском проспекте; Софийской улице, от улицы Белы Куна до улицы Салова; улице Салова; улице Фучика; на Бухарестской улице, от улицы Салова до Волковского проспекта, а также Витебской-Сортировочной улице.

Экологическое состояние земель района, в зависимости от местоположения, существенно различается. По данным регионального геологического центра «Невскгеология», наиболее загрязнены земли микрорайона «Волково», где степень загрязненности тяжелыми металлами колеблется в пределах от «опасного» до «чрезвычайно опасного». Среднее содержание цинка в почвах района превышает допустимую концентрацию в 7 раз, свинца – в 4 раза. Среднее содержание в земле нефтепродуктов выше нормального уровня в 10 раз, уровень бензопирена превышает предельно допустимую концентрацию в 6 раз, содержание полихлорированных бифенилов в 2,5 раза выше ПДК. Наиболее загрязненными являются участки на улицах Салова и Фучика, аналогичный уровень отмечается южнее перекрестка проспекта Славы и Софийской улицы, на участке в районе Складского и Грузового проездов западнее Софийской улицы и в секторе южнее железнодорожной станции «Обухово». В районе платформы «Купчино» отмечено сильное загрязнение почв соединениями хрома, кобальта, свинца и никеля. Кроме того, на территории района находится бывший полигон твердых бытовых отходов.

По санитарно-гигиеническим параметрам Волковка и Волковский канал считаются одними из самых загрязненных водоемов Петербурга. Вместе со сбрасываемыми в Волковский канал ливневыми водами попадает большое количество взвешенных веществ и нефтепродуктов. Кроме того, в него выходят несколько аварийных выпусков городской канализации.

При замерах шума отмечается стабильное превышение шумового уровня для территорий жилой застройки. В частности, на проспекте Славы уровень шума доходит до 70–80 Дб. Кроме автотранспорта, задающего основной шумовой фон, следует отметить железнодорожные линии. В меньшей степени – витебского направления, в большей степени – московского направления с Сортировочной станцией. Особенно резкие шумы создают составы, спускаемые по сортировочной горке, при торможении на спуске и столкновениях со стоящими вагонами.

Радиационная обстановка в районе в настоящее время считается удовлетворительной.