Durante la romería se concentra la entrada de miles de personas en el Parque Nacional de Doñana. Esto supone un gran impacto ambiental en unos ecosistemas únicos y protegidos.
Seprona ha manifestado en reiteradas ocasiones los malos tratos que reciben los animales que acompañan a los peregrinos. En 2009, El Rocío se saldó con 23 caballos muertos (en 2008 fueron 25) por agotamiento, inanición y maltrato, sin sumar los que mueren al terminar en las cuadras.
La principal amenaza es el aumento descontrolado de vehículos de motor, fundamentalmente todoterrenos que provocan ruido, humos y daños en el suelo al circular fuera de los caminos.
También la producción de basuras se dispara, así como el ruido de motores, amplificadores, gritos de día y de noche y los peligros de incendio. Asimismo, los cohetes y petardos lanzados son objeto de numerosas críticas al provocar molestias a vecinos y a sus animales (ganado y mascotas), además de suponer un gran impacto en las zonas protegidas, donde anidan un gran número de aves.
Aun así, la situación parece mejorar cada año. La Consejería de medio Ambiente ha regularizado el tránsito rociero entre otras medidas. Se entiende por tránsito rociero el organizado directamente por las hermandades y otras asociaciones y que se realiza en vehículos correctamente identificados y organizados por éstas. Además, el parque solo autorizará el tránsito de vehículos de motor a las hermandades y organizaciones que cumplan una serie de requisitos, con el fin de impedir un sinfín de vehículos de motor dentro de los lindes de Doñana. Por citar algunos datos, sólo en la provincia de Sevilla pueden transitar en el Espacio Natural de Doñana en esos días unos 35.000 peregrinos, 3.000 tractores y 2.200 todoterrenos.
Algunas de las hermandades están de acuerdo en limitar el número de vehículos todoterreno ya que además de causar graves problemas ambientales, no tienen nada que ver con la romería tradicional a pie o a caballo.
