Historiquement, la surveillance de la qualité de l’air s’est bâtie autour d’un réseau fixe de mesures permanentes et continues, pour la plupart automatisées. L'intérêt d’un tel réseau est de pouvoir disposer d'une mesure en temps réel 24h sur 24, et le cas échéant d'alerter la population, les pouvoirs publics ou les industriels en cas de forte dégradation de la qualité de l’air.
Atmo Normandie gère 42 stations de mesure fixes de la pollution réparties sur l’ensemble de la Normandie (8 dans le Calvados, 4 dans l’Eure, 3 dans la Manche, 2 dans l’Orne et 28 en Seine-Maritime). Ces stations sont équipées d’un ou plusieurs analyseurs automatiques mesurant chacun les concentrations d’un ou plusieurs polluants définis. Atmo Normandie dispose également de plusieurs laboratoires mobiles de surveillance permettant de réaliser des campagnes de mesures sur les territoires non couverts par ces stations fixes.