一、主体要件
如果控方以自然人犯罪进行指控，那么需要考虑的问题是能否构成单位犯罪。在双罚制的情况下，单位犯罪只追究直接负责的主管人员和其他直接责任人员。《全国法院审理金融犯罪案件工作座谈会纪要》规定：“直接负责的主管人员，是在单位实施的犯罪中起决定、批准、授意、纵容、指挥等作用的人员，一般是单位的主管负责人，包括法定代表人。其他直接责任人员，是在单位犯罪中具体实施犯罪并起较大作用的人员，既可以是单位的经营管理人员，也可以是单位的职工，包括聘任、雇佣的人员。”据此可以进一步分析被追诉人是否属于直接负责的主管人员和其他直接责任人员。此外，一般情况下，单位犯罪对责任人的处罚相对于自然人犯罪较轻，故即使不能出罪，也可取得罪轻辩护的效果。
二、主观要件
对于污染环境罪的主观要件究竟是故意还是过失，或是二者均可，目前仍有争议，但司法实践当中较为接受的是过失说。过失说是指行为人在实施排放、倾倒或者处置行为时，对于行为所持的心态是故意，但对环境污染危害结果所持的心态是过失;如果对结果也持故意态度，那么就不能作为污染环境罪处理，而一般会作为危害公共安全类犯罪处理。无论是故意说还是过失说，都要求行为人明知污染后果会发生。然而，即使行为人以不明知作为抗辩理由，司法机关也可以轻易使用推定明知，即“应知”来反驳，甚至使用严格责任理论来实现指控目的。因此，主观要件上的辩护力度难以做强。
三、客观行为要件
根据《刑法》第三百三十八条规定，污染环境罪的实行行为是指实施了违反国家规定的排放、倾倒或者处置有放射性的废物、含传染病病原体的废物、有毒物质或者其他有害物质的行为。其中违法性在一般情况下很难构成有效辩护，故辩护策略主要应围绕有无实施排放、倾倒或处置行为和行为对象是否属于放射性的废物、含传染病病原体的废物、有毒物质或者其他有害物质这两点。
关于实行行为的辩护策略，污染环境中的实行行为一般表现为与生产经营活动相关联的行为，因其涉及社会生产生活的方方面面，所涉及到的知识面非常广，辩方在此环节中，一定要深入了解案件相关背景知识，重新审视控方认定的实行行为，以及与污染物的监测数据、污染后果之间的因果关系。
关于行为对象的辩护策略，通过研究最高人民法院、最高人民检察院《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》(下文简称两高解释)第一条入罪标准的十四种情形，会发现前五项规定当中的污染物并不相同：第(一)、(四)、(五)项为放射性的废物、含传染病病原体的废物、有毒物质;第(二)项为危险废物;第(三)项为含重金属、持久性有机污染物等严重危害环境、损害人体健康的污染物。因此，作为辩护策略，就应当审查据以入罪的染污物是否符合相应标准当中的范围。
第一，一般污染物能否构罪。污染环境的有毒、有害物质种类繁多、不可计数，不同污染物对环境的毒害程度又有很大差异。两高解释第一至五项均只针对毒害性较强的污染物设定了具体的入罪标准，除可认定属于本条第十四项规定的“其他严重污染环境的情形”，一般只能依法予以行政处罚。比如案件中的污染物不属于含重金属和持久性有机污染物，但却有相关的国家排放标准，能不能适用该项规定，以超过排放上限3倍以上作为入罪依据?对照《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，可以找到非常多的例子，比如化学含氧量(COD)、氨氮、粪大肠菌群数，这些都有相应的排放标准，可以被认为是一般意义上的污染物，但如果以这些污染物的含量超过标准3倍以上，而判决被告人污染环境罪名成立，显然违背现行法律规定。
第二，“其他”有毒、有害物质的认定。两高解释第十条除将危险废物、剧毒化学品、列入重点环境管理危险化学品名录的化学品、含有铅、汞、镉、铬等重金属的物质、《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》附件所列物质规定为“有毒物质”外，还以兜底方式规定了“其他具有毒性，可能污染环境的物质”。加上刑法条文中的“其他有害物质”，这两类物质应由何种机构以何种标准加以认定，规定尚不明确，在司法实践当中容易产生分歧，也注定成为控辩双方争议的焦点。两高解释第十一条规定：“对案件所涉的环境污染专门性问题难以确定的，由司法鉴定机构出具鉴定意见，或者由国务院环境保护部门指定的机构出具检验报告。县级以上环境保护部门及其所属监测机构出具的监测数据，经省级以上环境保护部门认可的，可以作为证据使用。”司法实践中出现，以环保部门出具说明的方式来认定其他有毒物质和其他有害物质，该条第二款仅是明确了监测数据的出具主体和要求，而对于物质属性存疑的，则应作为专门性问题适用第一款规定，即由司法鉴定机构出具鉴定意见，或者由国务院环境保护部门指定的机构出具检验报告，而不能仅凭环保部门及监测机构提供的书面材料来作出认定。
第三，对污染物的监测数据，应重点审查取样及送检程序是否合法、取样点是否具有代表性、样本是否存在混同、检测结果是否符合入罪标准等方面。目前国家已经陆续出台了水环境保护标准、大气环境保护标准、土壤环境保护标准等一系列环境保护标准，在大类当中还有细分标准，不可谓不全。例如国家环境保护部颁布的《固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法》、《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》等相关文件中，就对污染物的采集工具、采集点、采集程序、企业边界、排放标准等均作出了详细规定，辩护工作应结合这些规定展开。
四、危害后果要件
从污染环境罪基本罪状表述来看，危害结果是要件之一，因此，污染环境罪的基本罪是结果犯，而不是行为犯或危险犯。尽管此后两高解释界定了严重污染环境的 14项认定标准，为了降低入罪门槛而将部分情形的入罪标准扩大为行为犯。但从立法本身来看，行为后果仍然是定罪量刑的首要考量因素。该部分的辩护策略，应重点围绕危害后果的评价是否正确、后果与行为之间的因果关系等方面。值得一提的是，作为加重条款的两高解释第三条规定了应当认定为“后果特别严重”的11种情形，其中前10种均有明确具体的数量标准，而第11项则以“其他后果特别严重的情形”作为兜底，对于该兜底条款的理解在实践中极易被扩大。
排放数量远超入罪标准仍然属于犯罪情节的范畴，不能直接推导出“后果”是否严重。在刑法明确规定为“后果”加重犯的情况下，排放数量即使再大，也只是“情节”特别严重而非“后果”特别严重。此外，在解释兜底条款时应遵从同类解释规则，即“当刑法词语含义不清时，对附随于确定性语词之后的总括性词语的含义，应当根据确定性语词所涉及的同类或者同级事项予以确定”。从罪刑法定原则以及禁止类推不利于被告人的角度，不宜在法律及司法解释没有明确规定的情况下作随意突破，认定本案属于“其他后果特别严重的情形”，加重对本案被告人不应有的处罚。因此，在司法解释未将污染物数量作为加重情形之下，上述案例的处理值得商榷。
此外，亦有部分法院会根据环境污染损害鉴定评估报告，将环境污染损害费用作为损害后果而适用该兜底条款。
