Guanabara Körfezi, birkaç nedenden dolayı kirlidir: 1. Kentleşme ve sanayileşme: Körfez, yoğun kentleşme ve sanayileşme süreçleri sonucu ağır kirlilik yaşamaktadır. 2. Petrol sızıntıları: Geçmişte yaşanan petrol sızıntıları, özellikle 1975 ve 2000 yıllarındaki sızıntılar, körfezi kirletmiştir. 3. Atık su deşarjı: Günlük yaklaşık 640 milyon litre arıtılmamış lağım suyunun körfeze boşaltılması, kirliliğin devam etmesine neden olmaktadır. 4. Endüstriyel atıklar: Çevredeki 17.000 endüstriden gelen atık sular da körfezi kirleten faktörler arasındadır.