Der Ballungsraum bildet die Kernzone des rheinisch-westfälischen Industriegebietes und ist von Kohlebergbau, Stahl- und Chemieindustrie geprägt. Die Emscher ist ein circa 85 Kilometer langer Nebenfluss des Rheins. Sie entspringt östlich von Dortmund und fließt in westlicher Richtung durch das Ruhrgebiet bevor sie bei Dinslaken in den Rhein mündet. An der Planungseinheit Emscher-Mitte-West (PE_EMR_1100) haben die Regierungsbezirke Arnsberg, Düsseldorf und Münster verschieden große Anteile. 

In der Planungseinheit Emscher-Mitte-West (PE_EMR_1100) sind circa 59 % der Fläche bebaut, ein Großteil des Bodens ist versiegelt. Landwirtschaftliche Nutzungen spielen mit circa 16 % Flächenanteil eine untergeordnete Rolle und befinden sich lediglich in den Randbereichen der Emscherregion. Weitere 15 % der Fläche werden von Wald- und Forstflächen eingenommen. Die Emscher ist ein ungewöhnlicher Fluss. Bergbau und Bergsenkungen haben dazu geführt, dass sie und die meisten ihrer Zuläufe Ende des 19. Jahrhunderts zu offenen Abwasserkanälen umgebaut wurden. Die Gewässer wurden stark begradigt, um die Abwässer möglichst schnell abzuleiten, liegen oft tief unter der Geländeoberkante und wurden mit Sohlschalen aus Beton ausgekleidet. Gleichzeitig wurden circa 100 Pumpwerke in den Gebieten errichtet, die auf anderem Wege nicht zu entwässern waren. Viele Wasserläufe sind eingedeicht, damit sie auch die Hochwasserabflüsse sicher ableiten können. So ist die Emscher selbst auf 40 Kilometern Lauflänge von Deichen eingefasst, die bis zu 10 Meter Höhe erreichen. Zusätzlich zu den stofflichen Belastungen prägen eine durch zahlreiche Vorflutpumpwerke unterbrochene Durchgängigkeit und eine geringe Flächenverfügbarkeit aufgrund von Siedlungs-, Industrie- und Gewerbeflächen, Deichen und Verkehrsflächen die Gewässer. 

Eine besondere Herausforderung in der Emscherregion besteht in der Vereinbarung der unterschiedlichen Nutzungsansprüche von den dort lebenden Menschen, der Wirtschaft sowie von Natur und Umwelt. Seit 1992 läuft der flächendeckende Umbau des Emscher-Systems. Dieser Umbau ist mit einem Investitionsvolumen von circa 5,54 Milliarden Euro und einer Projektlaufzeit von mehreren Jahrzehnten das größte wasserwirtschaftliche Einzelprojekt in Deutschland. Ziel ist es, aus der Emscher und ihren Nebenbächen wieder Reinwasserläufe zu machen und diese möglichst naturnah zu gestalten. Dazu sind weitreichende Maßnahmen erforderlich: 

• Bau von Abwasserkanälen mit einer Gesamtlänge von 436 Kilometern
• Bau von Regenwasserbehandlungsanlagen in den Nebeneinzugsgebieten
• Ertüchtigung der Kläranlagen
• Ökologische Verbesserung der Wasserläufe 

Der große Abwasserkanal für die Emscher (AKE) von Dortmund-Deusen bis zur Kläranlage Emscher-Mündung ist ca. 51 Kilometer lang und bis zu 40 Meter tief und wurde bereits 2018 bis Bottrop in Betrieb genommen. Der westliche Abschnitt folgt sukzessive im Jahr 2021. 

Die schrittweise Rückwandlung in ein schmutzwasserfreies Gewässersystem soll im Jahr 2021 abgeschlossen werden. Daran anschließend folgt fortlaufend die ökologische Verbesserung der Gewässer im Rahmen der restriktionsbedingten Möglichkeiten. Bereits umgestaltet sind z.B. der Deininghauser Bach in Castrop-Rauxel, der Dorneburger Bach in Bochum, die Alte Emscher in Duisburg oder der Dellwiger Bach in Dortmund.