Le suivi de la qualité du milieu aquatique est une fonction essentielle du programme global d'assainissement puisqu'elle permet d'évaluer le degré d'atteinte des objectifs de départ, de déceler des problèmes potentiels ou résiduels et de fixer des priorités d'intervention.
Les activités de suivi du milieu aquatique ont débuté de façon sommaire dans les années 1970, alors qu'il fallait dresser un portrait général de la piètre qualité des eaux de l'archipel avant qu'elles ne soient assainies. Par la suite, elles se sont davantage systématisées pour mesurer plus précisément l'impact des travaux d'assainissement sur le milieu récepteur. C'est ainsi que plusieurs programmes de caractérisation et de suivi ont été développés portant sur : la qualité générale des cours d'eau (COURDO), la qualité de l'eau en rives (QUALO), celle des ruisseaux et des lacs intérieurs (RUISSO), et enfin sur les toxiques à l'affluent et à l'effluent de la station d'épuration.
Les points d'échantillonnage sont localisés à près de 350 endroits stratégiques en fonction des enjeux récréatifs et fauniques qu'ils présentent et de leur potentiel de développement.
Parmi les plans d'eau échantillonnés, les plus importants sont le fleuve Saint-Laurent, notamment pour analyser les rejets de la station d'épuration, le lac Saint-Louis et la rivière des Prairies ainsi que les ruisseaux DeMontigny, Denis, Bouchard, Bertrand, Saint-James, de L'Anse-à-l'Orme et de la Coulée Groulx.
Selon les années, jusqu'à 20 000 analyses chimiques, physiques et bactériologiques sont effectuées dans les laboratoires de la ville, ce qui permet de suivre de façon continue l'amélioration de la qualité des eaux.
Bien que la presque totalité des eaux usées soit traitée, certains problèmes demeurent et le Réseau de suivi du milieu aquatique (RSMA) continue à mesurer l'impact des rejets d'eaux usées en aval de la station d'épuration et à évaluer ce qui reste à faire, cible davantage les problématiques spécifiques et est en mesure d'orienter le développement des accès aux cours d'eau permettant la pratique des usages aquatiques, qui constitue l'objectif ultime du programme d'assainissement des eaux usées sur l'île de Montréal.