1.河流来水量减少，河道断流，湖泊干涸
塔里木河源流进入干流的水量不断减少，由20世纪60年代的51.79×108m3减少到90年代的42.04×108m3;干流上、中游河段耗水量不断增加，分别由20世纪50年代的12.59×108m3和23.23×108m3增加至90年代的19.29×108m3和26.69×108m3;致使下游区水量由20世纪50年代的13.53×108m3减少至90年代末的2.67×108m3。大西海子以下320km河道从1972年断流达28a，尾闾台特玛湖也相继在1974年干涸，大面积湿地丧失;以水作用过程为主体的生命过程锐减，形成了一道生态断带。塔里木河干流区沼泽地面积20世纪80年代为5.52×104hm2，90年代减少为2.9×104hm2(陈亚宁等，2003)。
2.地下水位下降，天然植被衰败
塔里木河下游河道断流造成地下水位大幅度下降，埋深由20世纪50～60年代的3～5m扩大到目前的8～12m。随着下游地下水位下降，天然植被大面积衰败，胡杨林由20世纪50年代的5.4×104hm2，减少到70年代的1.64×104hm2，90年代又减少为0.67×104hm2。沿塔里木河两岸平原低地分布的以芦苇、甘草和罗布麻为主的草甸植被是沿岸发展畜牧业的主要天然草地。由于河流改道，河水减少或断流，以及滥挖甘草和过牧，使草地面积减少，质量下降。尉犁和库尔勒的普惠地区，由于草地缺水灌溉，使草地生产能力大幅下降，草群盖度由20世纪五六十年代的10%～15%下降到七八十年代的2%～4%，草层高度由30～60cm下降到15～25cm，可利用的鲜草产量由1095kg/hm2下降到7～14kg/hm2。草地植被类型也发生了很大变化，由以芦苇为主演变成以盐生和旱生植物为主，有的被柽柳灌木所取代。
3.沙质荒漠化不断扩大，沙尘暴天气增多
从1959～1983年，塔里木河干流流域沙质荒漠化土地面积从66.23%上升到81.83%，上升了15.60%，成为新疆沙质荒漠化发展最为强烈的地区(王让会等，2002)。铁干里克灌区的34团，20世纪60年代耕地面积0.7hm2，随着下游生态的恶化，沙进人退，目前耕地仅有0.38hm2。35团地处风头水尾，是严重的沙蚀区。自20世纪80年代以来，由于干旱和流沙吞没垦区边缘连队农田、房屋，35团撤除了7个连队，放弃耕地0.3hm2，占60年代耕地面积的一半。阿尔干地区从1959～1996年，沙质荒漠化面积由1371.22km2增加到1494.29km2，平均每年以0.24%的速度扩展。穿越绿色走廊的218国道已有137处受到沙害侵袭。下游库姆塔格沙漠与塔克拉玛干沙漠呈合拢态势(程同福等，2003)。与此同时，浮尘、沙尘暴灾害性天气显著增加，成为塔里木河流域最严重的生态灾难区。
4.水质污染加重，水环境质量日趋恶化
塔里木河在1958年还是一条淡水河，河水的矿化度小于1.0g/L。目前，干流上游阿拉尔的年均矿化度达1.85g/L，中游1.37g/L，下游1.34g/L。每年平均接纳灌区排污水约6.3×108m3，接纳溶解性总固体的总量约为835.30×104t(陈亚宁等，2003)。水质盐化主要是由上游灌区的洗盐排水所致。20世纪五六十年代前期，灌区的余水和农田洗盐排水多滞留在洼地中，很少流入河道。70年代后，随着灌区排水工程的建设，大量农田洗盐排水在没有得到治理的情况下就直接排入塔里木河，导致河水水质盐化不断加重。同时，因上排下灌，使上游已被排出的污水又在中下游带进灌区，形成盐渍化污染循环，加剧了缺水危机。
5.野生动物减少、濒危或灭绝
塔里木河沿岸由于水草茂盛，给野生动物提供了采食、饮水和隐蔽的原始环境，所以成为荒漠地区野生动物的栖居地。但由于生态环境的恶化，使原来栖息于林灌草甸环境中的新疆虎已灭绝，野生双峰驼、野猪、塔里木马鹿、塔里木兔及鹅喉羚的数量不断减少。塔里木河原有土著大头鱼已处濒危状态。据调查，野生双峰驼数量总计已不超过200峰。塔里木马鹿20世纪70年代中期在孔雀河及塔里木河中下游达1.5万头，90年初已下降到
2000～3000头。