《规划》提出了在可行技术和经济条件下能够实现的减排目标。总体目标是：到2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨各减少8%，分别新增削减能力601万吨、654万吨；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨各减少10%，分别新增削减能力69万吨、794万吨。《规划》对减排任务较重的重点工业行业、城镇居民生活污染、农业污染源等提出了具体目标要求。要求火电行业二氧化硫削减16%、氮氧化物削减29%，钢铁行业二氧化硫削减27%，水泥、造纸、纺织印染行业污染物削减10%以上；农业源化学需氧量和氨氮分别按8%和10%的总体削减水平确定行业减排任务；城市污水处理率提高8个百分点，到2015年达到85%，城镇生活污染得到进一步治理。
《规划》提出了3项主要任务：一是调整优化产业结构。提高新建项目节能、环保等准入门槛；严格控制高耗能、高排放和资源性产品出口；把能源消费总量、污染物排放总量作为能评和环评审批的重要依据，对电力、钢铁、造纸、印染行业实行主要污染物排放总量控制，对新建、扩建项目实施排污量等量或减量置换；严格落实产业结构调整要求，重点淘汰小火电2000万千瓦、炼铁产能4800万吨、炼钢产能4800万吨、水泥产能3.7亿吨、焦炭产能4200万吨、造纸产能1500万吨等。二是强化重点领域污染治理。进一步扩大城镇生活污水处理设施建设、重点行业污染物减排覆盖面，提高环保标准和控制要求。加强农业源污染防治和机动车污染排放控制。大力推进大气中细颗粒污染物（PM2.5）治理。三是加强污染减排能力建设。建设县级污染源监控中心，加强污染源监督性监测，完善区域污染源在线监控网络，建立减排监测数据库并实现数据共享。加强氨氮、氮氧化物统计监测，提高农业源污染监测和机动车污染监控能力。推进减排监管机构标准化和执法能力建设，加强省、市、县减排监测取证设备、污染物排放测试分析仪器配备。
《规划》确定了5个方面的主要污染物减排重点工程：一是以城镇污水处理设施及配套管网建设、现有设施升级改造、污泥处理处置设施建设为重点，提升脱氮除磷能力。二是以制浆造纸、印染、食品加工、农副产品加工等行业为重点，继续加大水污染深度治理和工艺技术改造。加强“三河三湖”、松花江、三峡库区及上游、丹江口库区及上游、黄河中上游等重点流域和城镇饮用水水源地的综合治理。推动受污染场地、土壤及其周边地下水污染治理，重点推进湘江流域重金属污染治理。三是推进脱硫脱硝工程建设。完成5056万千瓦现役燃煤机组脱硫设施配套建设，对已安装脱硫设施但不能稳定达标的4267万千瓦燃煤机组实施脱硫改造，完成4亿千瓦现役燃煤机组脱硝设施建设，对7000万千瓦燃煤机组实施低氮燃烧技术改造。四是开展农业源污染防治。以规模化养殖场和养殖小区为重点，鼓励废弃物统一收集，集中治理。五是控制机动车污染物排放。加快淘汰老旧车辆，全面推行机动车环保标志管理。通过实施减排重点工程，“十二五”时期共形成420万吨化学需氧量、277万吨二氧化硫、40万吨氨氮、358万吨氮氧化物减排能力。