Cette directive a inégalement été respectée ou trop tardivement appliquée dans certains pays. Elle a pour cette raison été dans les années 1990 une source importante de contentieux européen (entre l'Europe et certains États-membres, dont la France).
Pour les eaux souterraines : les évaluations prospectives et des tendances restent délicates, car les questions des temps de transferts et de l’inertie de la nappe (temps de transfert) restent discutées et empreintes d'importantes marges d'incertitudes (les aléas telles que sécheresses ou saisons anormalement humides modifient les flux de nitrates et leurs vitesse).
Pour les eaux de surface et marines ; les bilans successifs des 4 premiers plans d'actions montrent que malgré des efforts et de premiers résultats encourageant, il n'y a pas encore d'amélioration tendancielle nette observable dans la plupart des masses d'eau concernant les teneurs en nitrates.
Localement certains progrès s'expliquent par une déprise agricole, et en France comme en Belgique, dans les zones où les sols sont les plus riches où là où l'élevage industriel est le plus développé, la pression environnementale des nitrates agricoles reste dans l’ensemble très élevée. Des progrès significatifs (couverture partielle des sols, légère progression de l'agriculture bio, pratiques de raisonnement, bandes enherbées) ont réduit certains facteurs à risque. Et la couverture des sols réaugmente globalement en hiver, mais ceci ne compense pas encore les effets des derniers retournements de prairies, ni les effets agronomiques de l'intensification de l'agriculture. En 2008, la part absolue de sols nus était encore élevée en hiver et en automne (visible sur les images satellitales). De plus, un sol couvert n'est pas en soi une garantie de « non-pollution ». Enfin, les jachères ont disparu, parfois au profit des agrocarburants dont le bilan écologique est maintenant revu à la baisse. Et la qualité écologique (en termes d'utilité pour la biodiversité) des bandes enherbées reste pauvre. Et, localement, les prairies permanentes ont encore régressé entre 2005 et 2009.