Từ cuối những năm 1990, sông Tô Lịch bắt đầu được nạo vét đáy sông, kè bờ, để làm sạch và chống lấn chiếm. Sông có nhiệm vụ tiêu thoát nước (nước thải, nước mưa) cho khu lưu vực khoảng 4.874ha với dân số 900.000 người (tính đến năm 2020). Do nước sông bị ô nhiễm ngày càng nặng nề, năm 2009 công ty TNHH MTV thoát nước Hà Nội đề xuất đề án dùng nước sông Hồng bổ sung cho sông Tô Lịch qua Hồ Tây, qua hai cửa xả trên phố Trích Sài và đường Lạc Long Quân vào sông Tô Lịch để giúp làm sạch nước trong sông. Nhiều giải pháp khác như thả bè nuôi thủy sinh, triển khai dự án xây dựng cải tạo nâng cấp đường bờ sông Tô Lịch kết hợp xử lý nguồn nước bằng dùng chế phẩm vi sinh, hóa sinh...