美國很早就將大數據的理念融入環境保護工作中。在2012年奧巴馬政府頒布的《大數據的研究和發展計劃》推動下，美國環保局加快了環境大數據的發展步伐。美國經驗表明，環境大數據會成為推動環保工作的“推進劑”，以及緩和政府和公眾由于環境事件所引發社會矛盾的“潤滑劑”。

首先，完善的機構設置為環境數據“搜集—處理—公開—技術支持”一體化全過程管理提供支持和保障。美國環保局是美國環境信息的主管部門，將數據和信息的收集、使用和傳播作為自身任務之一。美國環保局設環境信息辦公室（司局級），由首席信息官領導。環境信息辦公室負責信息的全過程管理，下設4個處級辦公室，分別是信息收集辦公室、技術運行與規劃辦公室、信息分析與獲取辦公室及項目管理辦公室。另外，除聯邦環保局，區域辦公室及各州環保部門中均設有環境信息辦公室或信息專人，負責各部門的有關環境信息工作，包括信息收集、上傳、維護、發布等。環境信息辦公室在執行其職責的全過程中，各司其職，密切配合，形成了大數據收集、分析、技術處理和發布的一體化工作流程。這一機制，確保了環境信息從信息源（企事業單位）到信息受體（公眾）形成暢通的信息傳遞渠道。

其次，政府推動建立數據監測網絡，整合并共享數據。設施登記系統（FRS）是美國環保局數據整合的工具。美國環保局對包括企業、污水處理廠、民用設施，甚至采礦作業等享有排污權的設施進行登記，通過賦予唯一“設施標識碼”形成排污設施登記數據庫，使得不同業務系統的數據之間關系得以明確，并能夠實現跨業務系統和跨庫檢索。排污設施登記系統由美國環保局環境信息化辦公室進行集中管理和維護。環保事實數據庫（Envirofacts）是美國環保局的環保數據查詢系統，開放給社會大眾查詢包括空氣、水、廢、毒、輻射、土壤、地圖等相關信息。美國環保局對于環境數據的傳輸與分享是靠環境信息交換中心（即Central Data Exchange，簡稱CDX）實現的。環境信息交換中心的目標是建立快速、有效、安全且精確的實時數據交換網絡，以此連接聯邦政府、地方政府、企業及美國環保局的各分支單位。CDX基于互聯網傳輸，采用最新的信息技術與工具構建，以提升電子數據交換的安全。

第三，嚴格的制度確保企業提供準確可用的數據。在美國，環保局對污染物/有害物質排放和分布情況的適時掌握是環境大數據應用的基礎。環保局獲得數據和信息主要是靠嚴格的企業對污染物/有害物質的報告制度，而不是靠定期或不定期的污染普查或調查。因為有嚴格的懲罰制度，所以企業不誠實報告自己的污染物或有害物質，是非常有風險的做法。一旦被環保部門發現，或者被公眾發現，除了支付罰款以外，其商業信譽也將受到嚴重損害，企業經常需要再額外支付一些環保經費，來修補自己的形象。

第四，為全民參與環境大數據提供平臺。美國環保局在《緊急規劃與社區知情權法》生效后發布了危險物質清單，凡受監管的有害物質，排放單位都有報告的義務。瞞報、漏報或報告不準確可能面臨嚴重的罰款。清單具有以下特點：環保局可在任何時間依法增加或減少清單中的有毒化學品；任何人都可以請求管理者增加或減少上述清單中的有毒化學品；州長可以請求管理者增加或減少列表中的有毒化學品。

第五，決策部門全面掌握環境大數據并科學分析。企業報告準確的污染信息可以確保環保部門對于全國的污染情況、地方環保局對于轄區內的污染情況的了解。但數據還需要加工和分析，這樣才能得到決策部門和公眾都能理解和讀懂的污染物報告，這是環保部門制定環境保護目標、工作重點和信息公開的基礎。各州環保局的污染物/有害物質數據庫與聯邦環保局之間，以及各州之間的數據都是共享的。所以各州也都可以知道其他州的污染物排放或有害物質存儲、生產和使用的信息，這些數據最后也可以被公眾獲得（免于公開的信息除外）。