Giai đoạn 2016 - 2020, mục tiêu đối với mạng lưới quan trắc môi trường được đặt ra là xây dựng được một mạng lưới thống nhất, đồng bộ và hiện đại phục vụ việc đánh giá, dự báo kịp thời, chính xác diễn biến các thành phần môi trường, các chất ô nhiễm trên phạm vi cả nước; bảo đảm cung cấp đầy đủ số liệu tin cậy làm cơ sở cho công tác quản lý và hoạch định các chính sách phát triển kinh tế - xã hội của quốc gia.
Nhiệm vụ giai đoạn 2016 - 2020 nhấn mạnh tới yêu cầu để các trạm quan trắc môi trường lồng ghép với mạng quan trắc khí tượng thủy văn và mạng quan trắc tài nguyên nước. Lồng ghép trạm/điểm quan trắc môi trường không khí và nước hiện có gồm: 26 trạm quan trắc môi trường không khí (trong đó có 10 trạm quan trắc tự động) được lồng ghép với mạng quan trắc khí tượng, 56 trạm quan trắc môi trường nước mặt được lồng ghép với mạng quan trắc thủy văn, 06 trạm quan trắc môi trường nước biển được lồng ghép với mạng quan trắc hải văn. Lồng ghép: 375 điểm quan trắc nước dưới đất hiện có và 192 điểm quan trắc mới với mạng quan trắc tài nguyên nước. Việc lồng ghép các điểm quan trắc mới sẽ căn cứ vào mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn và mạng quan trắc tài nguyên nước dưới đất.
Đặc biệt, đối với các trạm quan trắc môi trường độc lập: tiếp tục nâng cấp Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường; xây dựng mới 02 Trạm vùng thuộc mạng lưới quan trắc môi trường vùng là Trạm quan trắc môi trường vùng Đông Nam Bộ và Trạm quan trắc môi trường vùng Tây Nam Bộ; xây dựng mới 01 Phòng Thí nghiệm môi trường tại Trạm Quan trắc môi trường vùng Đông Nam Bộ. Củng cố và duy trì hoạt động quan trắc môi trường tại các trạm, điểm đã có gồm: 05 trạm quan trắc môi trường quốc gia, 07 trạm quan trắc môi trường không khí tự động, 79 điểm quan trắc môi trường không khí định kỳ, 10 trạm quan trắc môi trường nước mặt tự động, 224 điểm quan trắc môi trường nước mặt định kỳ, 23 điểm quan trắc môi trường cửa sông ven biển, 36 điểm quan trắc môi trường nước biển ven bờ, 18 điểm quan trắc lắng đọng axit, 137 điểm quan trắc môi trường đất, 54 điểm quan trắc phóng xạ. Xây dựng mới các trạm, điểm quan trắc gồm: 07 trạm quan trắc môi trường không khí tự động, 12 điểm quan trắc môi trường không khí định kỳ, 07 trạm quan trắc môi trường nước mặt tự động, 55 điểm quan trắc môi trường nước mặt định kỳ, 05 điểm quan trắc môi trường cửa sông ven biển, 04 điểm quan trắc môi trường nước biển ven bờ, 01 điểm quan trắc lắng đọng axit, 25 điểm quan trăc môi trường đất, 06 điểm quan trắc phóng xạ, 17 điểm quan trắc đa dạng sinh học và 5 điểm quan trắc nước mặt tại các hồ lớn, hồ thủy điện. Nâng cấp và xây dựng hệ thống thông tin hiện đại, đồng bộ nhằm truyền nhận số liệu tự động từ các trạm, điểm quan trắc về Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường.