Bra luftkvalitet är viktigt för miljön, hälsan samt byggnader och materialens hållbarhet. I Karleby har luftkvaliteten följts med mätningar sedan år 1991. Idag mäter man luftkvalitet med kontinuerliga analysatorer på mätstationer belägna i Karleby centrum och Yxpila. Vid mätstationerna övervakas koncentrationerna av kväveoxider, inandningsbara partiklar (PM10), finpartiklar (PM2,5), och svaveldioxid.
Luftkvaliteten i Karleby övervakas i enlighet med övervakningsplanen för luftkvaliteten i Karleby nejden 2017–2021. Övervakningsplanen ligger som grund till avtalet för övervakning av luftkvaliteten i Karleby. Avtalsparterna är Karleby stad, grannkommunerna (Kronoby och Larsmo) samt alla lokala verksamheter som orsakar betydande luftutsläpp. För förverkligandet av luftkvalitetsmätningarna ansvarar i praktiken Karleby stads miljötjänster.
Förutom luftkvalitetsmätningar har man i Karleby följt luftföroreningarnas påverkan på naturen med hjälp av bioindikatorundersökningar. Bioindikatorer beskriver tillförlitligt hur långt luftföroreningarna påverkar från utsläppskällorna, samt i vilken riktning luftutsläppens påverkan på naturen är.
Förutom bioindikatorundersökningar följs luftens metallkoncentrationer med jämna mellanrum i Karleby. I Karleby har man även gjort särutredningar, såsom en utsläppsrapport för flyktiga kolväten samt utredning över PAH-halter i samhällsluften.