L’un des principaux impacts de la machine à vapeur sur l’environnement est la pollution. En effet, la vapeur dégagée par les machines est composée de différents gaz nocifs pour l’environnement à savoir :

• La vapeur d’eau H₂O_(g) est le principal composant de la vapeur sortant des machines. C'est le principal gaz responsable de l’effet de serre. La vapeur est produite dans des chaudières chauffées puis est rejetée dans l'atmosphère.

• Le dioxyde de carbone CO₂ est le second gaz émit par la machine à vapeur. Le dégagement de CO₂ par la machine résulte de la combustion du charbon.

       On connait aujourd’hui les effets des gaz à effet de serre sur l’environnement. Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, contribuant à l'effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l'atmosphère terrestre est un facteur soupçonné d'être à l'origine du récent réchauffement climatique.

       Ainsi on peut dire que la machine à vapeur fut le premier facteur d’altération à long terme de la couche d’ozone. Mais à l’époque la population ne se souciait guère de l’écologie comme aujourd’hui.

       Le second impact écologique de la machine à vapeur est causé par l’exploitation des mines de charbon (aussi appelé houille) indispensable au fonctionnement des machine à vapeurs de l’époque.

• Le démantèlement ou la valorisation culturelle des installations de surface n'étant pas achevé (machines d’extraction, carreaux de fosses, chevalets, etc.) ni la dépollution des sols des usines annexes (carbochimie en particulier) conclue - et certaines séquelles pouvant perdurer dans le temps, ou ne s'exprimer qu'après quelques décennies ou siècles, - aucun bilan définitif ne peut être fait. En 2004, une mission conjointe a réuni le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) et le CDF (Charbonnages de France) pour une étude technique de la gestion de l’après-mine, suite à quoi le BRGM a intégré une nouvelle compétence et a créé pour cela un « département prévention et sécurité minière » (DPSM) en son sein.

• Les séquelles sociales et sanitaires (silicose, durée de vie inférieure à la moyenne, records pour certains taux de cancers aérodigestifs) n'ont pas encore fait dans les bassins houillers l'objet d'évaluations quantitatives précises.

• Séquelles géophysiques : Les mines souterraines nécessitent des évaluations et travaux plus délicats en raison des risques d'affaissements miniers prolongés dans le temps, des drainages acides ou des remontées de nappes, voire d'inondations graves en surface qui peuvent être différés dans l'espace et dans le temps. Localement, les eaux qui noient peu à peu les puits après l'arrêt des pompages peuvent se charger de métaux ou substances si acides qu'il devient dangereux de les relacher dans la nature. D'ici 2100, des stations de traitements des eaux de mines pourraient être nécessaires. Diverses études doivent continuer à affiner ces évaluations.

• Pollution de l'air : les sources directes (fumées, poussières..)  n'existent plus, reste les pollutions indirectes, dont une possible expulsion en surface de quantités significatives de méthane (grisou explosif et puissant gaz à effet de serre), poussé par la remontée des nappes. Ce grisou peut être récupéré et réinjecté dans le réseau de Gaz de France, mais ceci n'est fait en France qu'à Méthanise pour les gaz récupérés dans la partie centrale du bassin (les zones ouest et est ne sont pas traitées) et sur un point en Lorraine. Il pourrait aussi y avoir localement émission de gaz acides ou de radon dangereux. Il faut aussi prévoir le suivi et le futur démantèlement de ces installations qui seront désuètes quand tout le gaz aura été récupéré.

• Séquelles financières : En France, la Cour des comptes a estimé en 2009 que de 1990 (fin de l’exploitation dans le Nord-Pas de Calais) à 2008, plus de 1033 millions  € ont déjà été dépensés pour la réhabilitation des anciens sites miniers et ceci doit se poursuivre, au moins jusqu'en 2011. Les travaux entamés en 2007 ont déjà coûté 9,5 millions €, non compris les coûts annexes pris en charge par les collectivités locales. La Cour des comptes estime que 13,2 millions € seront encore nécessaires d’ici 2013. Après quoi il faudra encore financer une veille, l'entretien de la mémoire et de la gestion du risque et une prévention continue (prises en charge par le département Prévention et sécurité minière du BRGM), soit 10 millions € /an. Certains économistes du développement durable estiment qu'en prenant aussi en compte le coût des gaz à effet de serre et des autres polluants générés par le charbon, les coûts de réhabilitation et réparation dépasseront bientôt les bénéfices apportés par l'exploitation.