تهران در منطقه‌ای واقع شده است که در معرض سوانح طبیعی مختلف، در درجه اول زلزله، بعد سیل و رویدادهای مرتبط با آلودگی هوا قرار دارد. درک اینکه چه تعداد سوانح طبیعی باعث وقفه در روند زندگی و کار در تهران شده است، مستلزم بررسی دقیق داده‌های تاریخی و رویدادهای اخیر است. تهران بر رو و در نزدیکی چندین روند گسل فعال اصلی قرار دارد. از سوی دیگر تصور می‌شود در بخش‌های جنوبی و غربی تهران حداقل یک روند گسل بنیادی به‌صورت پنهان و در زیر آب‌رفت‌هاست. این موضوع به‌همراه سابقه لرزه‌خیزی، تهران را به‌ویژه در برابر فعالیت‌های لرزه‌ای آسیب‌پذیر می‌کند. مهمترین زمین‌لرزه تاریخ معاصر در نزدیکی تهران زلزله بویین‌زهرا با بزرگای ۷.۲ در ۱۰ شهریور ۱۳۴۲ بوده که تهران را نیز در فاصله حدود ۱۵۰ کیلومتری شرق کانون لرزاند که اثرات مخربی را نیز بعضاً در جنوب تهران آن روزگار برجای گذاشت. زلزله‌های کوچکتر اغلب در حوالی تهران رخ می‌دهند -مانند زلزله ملارد با بزرگای ۵.۰ در ۲۹ آذر ۱۳۹۶ که موجب اختلال در تهران نیز شد. سابقه لرزه‌خیزی تهران نشان می‌دهد در پهنه پیرامون تهران می‌توان انتظار داشت که سالانه حدود دو زمین‌لرزه با بزرگای ۴ یا بیشتر رخ دهد. طبیعی است که بسیاری از این زمین‌لرزه‌ها جزئی هستند و آسیب یا اختلال قابل‌توجهی ایجاد نمی‌کنند، ولی گاه مانند زلزله ملارد در ۲۹ آذر ۱۳۹۶ می‌توانند منجر به تخلیه موقت و تشدید اضطراب در بین ساکنان شوند. زمین‌لرزه‌های بزرگ می‌توانند به‌طور بالقوه زیرساخت‌ها را مختل کنند.

سیل یکی دیگر از سوانح طبیعی است که تهران را به‌طور متناوب تحت‌تأثیر قرار داده است. بارندگی شدید می‌تواند منجر به سیل ناگهانی در مناطق شهری به‌دلیل سیستم‌های زهکشی نامناسب شود. در فروردین ۱۳۹۸ باران‌های شدید باعث جاری شدن سیل شدید در نقاطی از ایران، از جمله مناطق اطراف تهران شد. این اتفاق منجر به بسته شدن جاده‌ها و وقفه در فعالیت‌های روزانه برای چند روز شد. تغییراقلیم موجب شده است حوادث سیل در دو دهه گذشته مکرر و شدیدتر گزارش شود. یکی از مرگبارترین حوادث سیل تهران در تاریخ ایران در تاریخ ۲۶ مرداد ۱۳۳۳ رخ داد. این سیل فاجعه‌بار منجر به تلفات تخمینی بین دو هزار تا ۱۰ هزار نفر شد. این سیلاب به‌عنوان یکی از برترین رویدادهای جهان از نظر اقلیمی در قرن بیستم است. سیل عمدتاً ناشی از بارندگی شدید بود که سامانه رودخانه‌ای و قابلیت‌های زهکشی منطقه را تحت‌تأثیر قرار داد. نیویورک ‌تایمز گزارش داد که حدود دو هزار نفر در مدت کوتاهی پس از این رویداد، جان خود را از دست داده‌اند؛ اگرچه تخمین‌های بعدی تعداد بیشتری از تلفات را نشان داد. ۵۸ سال بعد سیلاب امامزاده داوود در ۷ مرداد ۱۴۰۱ با ۲۴ کشته مجدداً یادآور این حادثه تلخ در استان تهران شد. 

در سه دهه اخیر آلودگی هوا که یک سانحه طبیعی مانند زلزله یا سیل نیست، به‌ویژه در نیمه دوم سال به رویدادهای مخرب محیط‌زیستی تبدیل شده است که بر سلامت عمومی و زندگی روزمره در تهران اثر می‌گذارد، و برآورد می‌شود به‌طور متوسط سالانه بیش از چهار هزار نفر در تهران و پیرامون آن در اثر آلودگی هوا می‌میرند. در طول ماه‌های زمستان وارونگی دما آلاینده‌ها را نزدیک زمین به دام می‌اندازد که منجر به سطوح خطرناک کیفیت هوا می‌شود و فعالیت‌های خارج از منزل را مختل می‌کند. سازمان بهداشت جهانی (WHO) گزارش داده است آلودگی هوا به‌طور قابل‌توجهی به مشکلات بهداشتی در جمعیت شهری مانند تهران دامن می‌زند. آلودگی هوا سالانه تعداد قابل‌توجهی از مرگ‌و‌میرهای زودرس را به‌دنبال دارد. در سال ۱۴۰۰، شش هزار و ۳۹۸ نفر بر اثر آلودگی هوا در تهران جان خود را از دست دادند. این آمار هشداردهنده تأثیر شدید کیفیت بد هوا بر سلامت ساکنان شهر را برجسته می‌کند. عوامل اصلی در این نرخ بالای مرگ‌ومیر شامل سوزاندن سوخت‌های مازوت با گوگرد بالا و سوخت‌های دیزل غیراستاندارد در نیروگاه‌ها و وسایل نقلیه است که به‌طور قابل‌توجهی سطوح آلاینده‌های مضر مانند ذرات معلق (PM10)، دی‌اکسید گوگرد (SO2) و دی‌اکسید نیتروژن (NO2). معاونت بهداشت و تغییراقلیم وزارت بهداشت اعلام کرد تقریباً ۱۴ درصد از مرگ‌و‌میرهای طبیعی در ایران به آلودگی هوا نسبت داده می‌شود و این امر بر نقش حیاتی آن به‌عنوان یک خطر برای سلامت عمومی تأکید دارد. اولین گام شامل جمع‌آوری داده‌های کیفیت هوا از ایستگاه‌های پایش در سراسر تهران است. این شامل اندازه‌گیری آلاینده‌هایی مانند ذرات معلق (PM10 و PM2.5)، دی‌اکسید نیتروژن (NO2)، دی‌اکسید گوگرد (SO2) و ازن (O3) است.

آمار سلامت: داده‌ها در مورد میزان مرگ‌و‌میر و علل مرگ‌ومیر از ادارات بهداشت برای درک میزان مرگ‌ومیر پایه در جمعیت بسیار مهم است. محققان سطوح غلظت آلاینده‌های مختلف را در طول زمان تجزیه و تحلیل می‌کنند تا میانگین سطوح قرار گرفتن در معرض جمعیت‌های مختلف در تهران را تعیین کنند. این اغلب شامل سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای نقشه‌برداری نقاط حساس آلودگی و ارتباط آنها با داده‌های جمعیتی است.

در سده ۱۳۰۰ تا ۱۴۰۰ تهران و استان‌های همجوار آن (البرز، مرکزی، قزوین و قم) با ۲۸ سانحه طبیعی که مهمترین آنها سیل و زلزله بوده، تحت‌تأثیر قرار گرفته است و حدود ۱۱ میلیون نفر در این سوانح آسیب دیده و دست‌کم  ۵۶ هزار نفر کشته شده‌اند.