中国是最早设立常驻环境署代表机构的国家之一。多年来，中国与环境署保持着密切和友好的合作关系。江泽民主席、李鹏委员长、朱镕基总理、吴邦国委员长和李克强总理都先后访问过环境署总部，受到热烈欢迎和最高礼遇。曾培炎副总理于2005年率团参加了环境署23届理事会会议并对当时的印尼海啸造成的灾害向环境署捐赠50万美元。2006年4月和2007年4月，国家主席胡锦涛、政协主席贾庆林访问环境署总部并植树留念。历届环境署执行主任均多次访华并拜会中国国家领导人。

　　长期以来，环境署与中国在环境保护领域开展了一系列合作，在环境治理、生态保护、国际履约、环境执法、能力建设和公众宣传教育等领域均有项目开展。以项目为载体，通过合作为中国引进了环境保护资金和技术，推行了重要环境政策、环境标准以及先进的管理理念。培养了一批环境保护骨干力量，推动了中国环境事业的发展。

　　中国积极参与环境署业务和重大国际环境事务，在一些问题的磋商和决策上，中国的立场发挥着重要作用。中国政府一贯主张环境署的地位和作用应当得到加强，对其开展的各项工作积极支持。环境署高度评价中国在国际环境领域的作用，充分肯定中国为履行国际环境公约所做的努力和保护环境方面所取得的巨大成就，将中国树立为发展中国家优秀范例。环境署还将多个国际环境公约或国际合作项目的执行机构或区域中心设在中国。

　　为进一步加强与中国的合作关系，在时任执行主任特普费尔的推动下，环境署于2002年在北京设立了常驻中国办事处。特普费尔和环境署前任执行主任施泰纳及现任执行主任索尔海姆都是中国环境与发展国际合作委员会的国际委员，对中国十分友好。

　　中国对全球环境事业的卓越贡献得到环境署的高度认可。中国国家领导人李鹏曾获得联合国环境奖章。两任国家环保总局局长（曲格平、解振华）获得了联合国环境署笹川国际环境奖；环境保护部前任部长周生贤获得联合国环境署颁发的“环境政策与领导贡献奖”；中国23家集体或个人获得了环境署全球500佳奖章；中华青年联合会名誉书记周强因推动植树造林、保护母亲河（黄河）也曾获得过首届地球卫士奖。中国两度获得环境署保护臭氧层国家和个人奖。中国塞罕坝林场建设者获得环境署2017年“地球卫士奖”。

　　2012年6月，时任国务院总理温家宝出席“里约+20”联合国可持续发展大会，并宣布向联合国环境署信托基金捐款600万美元，用于开展南南环保合作。2015年，中方再次宣布向该信托基金捐赠第二期600万美元捐款。环境署以中国为依托开展了一系列区域和国际环境项目，为发展中国家培训了大批环境官员、管理者和技术人员，有力地促进了发展中国的环境保护能力建设。中国为推动联合国可持续发展目标做出了重要贡献。