Par rapport au rond-point, les échangeurs augmentent fortement l'emprise au sol et la consommation d’espace (cultivable, habité ou supports d'habitats naturels). Par ailleurs, les échangeurs encouragent et facilitent la vitesse et donc la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre. Ils contribuent enfin, le plus souvent, à créer des phénomènes d'insularisation écologique, de roadkill, à augmenter la fragmentation écologique. Concernant l'environnement nocturne, étant souvent très éclairé, ils peuvent contribuer au phénomène dit de « pollution lumineuse ». Pour les riverains quand il y en a, ils posent des problèmes de nuisances sonores difficiles à régler en raison des variations de niveaux qui rendent les murs anti-bruit moins efficaces (quand il y en a, ce qui est très rarement le cas pour les échangeurs), tous impacts que les études d'impacts devraient prendre en compte et traduire en termes de mesures conservatoires (écoducs éventuellement) ou mesures compensatoires, qui sont obligatoires - au moins pour les grands projets - dans un nombre croissant de pays depuis les années 1970. Sur les voies très circulantes, le gain de carburant permis par le moindre besoin de freiner et redémarrer (comparativement au rond-point ou plus encore au carrefour à feux), est pour partie perdu par la longueur supplémentaire des bretelles, la décélération dans les courbes et la forte accélération souvent nécessaire pour l'insertion dans la circulation des voies principales.
La nature et l'ampleur des impacts environnementaux dépend du contexte naturel et humain, mais aussi du type d'échangeurs autoroutiers.