Cụ thể, qua quan trắc bằng hệ thống quan trắc tự động tại 5 khu vực trên lưu vực sông Thị Vải cho thấy chỉ số chất lượng nước WQI (Water Quality Index) đều có giá trị chất lượng từ 86-89, nằm trong khung chỉ tiêu chất lượng tốt. Điều đó thể hiện chất lượng nguồn nước tốt, đảm bảo cho công tác bảo tồn động vật, thực vật, thủy sinh và có thể sử dụng cho việc cấp nước sinh hoạt nhưng cần có biện pháp xử lý.

Tại hợp lưu sông Bà Ký – Thị Vải, giá trị WQI đạt 89/100; tại khu vực rạch nước lớn phía sau cảng Vedan đạt 87/100; khu vực cảng Gò Dầu, vị trí qua địa bàn xã Long Thọ và vùng phao số 23 chỉ số chất lượng nước mặt đạt 85/100.Mặc dù chất lượng nguồn nước mặt sông Thị Vải đã có những chuyển biến tốt trong những năm gần đây, tuy nhiên do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, nước biển dâng cao khiến tình trạng nhiễm mặn trên lưu vực sông Thị Vải diễn biến phức tạp. Hiện nay, khu vực Đông Nam bộ đang là mùa mưa, nước từ thượng nguồn hệ thống sông Đồng Nai đổ về lớn, tuy nhiên tình trạng nhiễm mặn tại chi lưu sông Thị Vải vẫn ở mức cao. Cụ thể độ mặn đo được tại 5 khu vực quan trắc trên đều ở mức từ 5,8 ‰ (phần nghìn) đến 25,9 ‰. Với chỉ số mặn này, Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật môi trường Đồng Nai khuyến cáo ngành nông nghiệp không nên sử dụng nguồn nước này để tưới tiêu, bởi độ mặn cao sẽ khiến cây bị chết khô.