Существуют серьёзные опасения за экологию озера Балхаш, особенно относительно возможности повторения катастрофы, подобной аральской. Существуют несколько причин подобного беспокойства. Начиная с 1970 года использование воды Или на заполнение водохранилища в Капчагае, на которое ушло 39 км³, привело к уменьшению стока реки на 2/3 и снижению уровня озера. Скорость снижения уровня воды составила примерно 15,6 см/год, что сильно превышало темп естественного сокращения в 1908—1946 годах (9,2 см/год). Обмеление Балхаша особенно хорошо заметно в его менее глубокой западной части. С 1972 по 2001 год небольшое солёное озеро Алаколь, располагающееся в 8 км к югу от озера, практически исчезло, а южная часть самого Балхаша потеряла за этот период примерно 150 км² водной поверхности. Из 16 озёрных систем вокруг Балхаша осталось только пять, процесс опустынивания охватил уже около 1/3 бассейна. Соляная пыль выносится с обсохшего дна озера и пойменных участков, привнося вклад в формирование азиатских пыльных бурь и неблагоприятно воздействуя на климат региона. Кроме засаливания, на плодородие пойменныхпочв влияет сокращение биологического стока в дельту из-за накопления ила в Капчагайском водохранилище.
Ещё одним фактором, влияющим на экологию Или-Балхашского бассейна, являются выбросы Балхашского горно-металлургического комбината. В начале 1990-х годов объём выбросов составлял 280—320 тысяч тонн в год и на дне озера оседало 76 тонн меди, 68 тонн цинка, 66 тонн свинца. С тех пор объём выбрасываемых загрязнителей увеличился почти вдвое. Вредные вещества также поступают в озеро через утечки в хвостохранилище при пылевых бурях. В качестве шагов по улучшению экологической обстановки предлагалось остановить заполнение Капчагайского водохранилища, проводить очистку сточных вод металлургического комбината, уменьшить необратимые потери на орошение и т. д. На Международном экологическом форуме по проблемам озера Балхаш в 2005 году было заявлено, что корпорация «Казахмыс» в следующем году завершит строительство экологически чистого производства, что позволит уменьшить выбросы на 80—90 %.
Основными загрязнителями озера Балхаш являются тяжёлые металлы (медь и цинк), а также нефтепродукты, фенолы и фториды.
Ещё одним фактором, влияющим на экологию Или-Балхашского бассейна, являются выбросы Балхашского горно-металлургического комбината. В начале 1990-х годов объём выбросов составлял 280—320 тысяч тонн в год и на дне озера оседало 76 тонн меди, 68 тонн цинка, 66 тонн свинца. С тех пор объём выбрасываемых загрязнителей увеличился почти вдвое. Вредные вещества также поступают в озеро через утечки в хвостохранилище при пылевых бурях. В качестве шагов по улучшению экологической обстановки предлагалось остановить заполнение Капчагайского водохранилища, проводить очистку сточных вод металлургического комбината, уменьшить необратимые потери на орошение и т. д. На Международном экологическом форуме по проблемам озера Балхаш в 2005 году было заявлено, что корпорация «Казахмыс» в следующем году завершит строительство экологически чистого производства, что позволит уменьшить выбросы на 80—90 %.
Основными загрязнителями озера Балхаш являются тяжёлые металлы (медь и цинк), а также нефтепродукты, фенолы и фториды.