Comme tout projet de construction d’envergure, et en tant qu’établissement pouvant recevoir plus de 5 000 personnes, la Philharmonie de Paris a accompagné sa demande de permis de construire d’une étude d’impact. Cette expertise scientifique et technique consiste à évaluer l’impact du futur aménagement sur l’environnement et à donner à l’administration les informations nécessaires pour qu'elle autorise le démarrage du chantier. Elle comporte notamment une description de l'état initial du site où elle sera bâtie, une analyse (chiffrage, détail) des conséquences du projet sur le milieu naturel ainsi que sur le voisinage (bruits, odeurs, pollutions) et les mesures envisagées pour réduire ou supprimer les dommages du projet sur l'environnement. Située dans le Parc de la Villette, la future salle de concert bénéficie de conditions particulièrement favorables puisqu’elle n’a pas de riverains proches. Toutefois, son programme intègre un volet Haute Qualité Environnementale (HQE) très exigeant.
L’étude d’impact de la Philharmonie de Paris a ensuite fait l’objet d’une enquête publique, qui s'est déroulée à la Mairie du 19e arrondissement au second trimestre 2008, et à l'issue de laquelle le commissaire enquêteur, dans un rapport publié en juin 2008 à partir des conclusions de l’enquête, a émis un avis favorable à la construction de la Philharmonie, autorisant la délivrance du permis de construire le 11 décembre 2008.
