Der neue Bahnhof Hamburg-Altona leistet einen erheblichen Beitrag zum Umweltschutz, denn er macht das Bahnreisen attraktiver und steigert so den Personenverkehr auf der Schiene. Durch bahnbetriebliche Optimierungen kann der Energieverbrauch pro Jahr um 0,75 Gigawattstunden reduziert werden. Das entspricht dem jährlichen Energieverbrauch von rund 210 Haushalten. Die Einsparung berücksichtigt kürzere Leerfahrten und Fahrwegen. Zusätzlich können Pendelverkehre der künftigen Bewohner der Neuen Mitte Altona reduziert werden. Die versiegelten Flächen werden von ca. 7 Hektar auf ca. 5 Hektar reduziert (Reduzierung der Bahnsteig- und Gleisflächen im Vergleich alter Bahnhof zu neuer Bahnhof). Die Entwicklung der freiwerdenden Bahnflächen erlaubt den Neubau von energieeffizienten Gebäuden und die Umwandlung des heutigen Bereichs der Regional- und Fernbahnsteige in einen 5 Hektar großen Park inmitten des wachsenden Stadtteils.

Durch den Bau des Fern- und Regionalbahnhofs gehen 42 Bäume verschiedener Art und Güte verloren. Als gesetzliche Kompensationsmaßnahme ist die Neupflanzung von 91 Bäumen vorgesehen. Im Rahmen der außergerichtlichen Einigung wurde eine Verdoppelung beim Baumersatz vereinbart.

Durch die Verlegung des Bahnhofs werden nur unvermeidbare Eingriffe unternommen. Diese Eingriffe werden entsprechend den gesetzlichen Regelungen ausgeglichen oder ersetzt. Für mehrere Tierarten werden neue Lebensräume geschaffen.

Am Standort des heutigen Bahnhofs verbessert sich die Schallsituation für ca. 1.200 Anwohner durch die Verlegung des Regional- und Fernverkehrs. Die Eingleisbrücke („Quietschkurve“) zwischen Holstenstraße und dem heutigen Fernbahnhof, von der eine erhebliche Schallemission ausgeht, entfällt.

Auch am neuen Standort Diebsteich kommt es zu Verbesserungen für rund 800 Anwohner: Für 374 Schutzfälle wird die Belastung durch rund 2,6 Kilometer Schallschutzwände sowie Schienenstegdämpfer und für 389 Schutzfälle durch passive Schallschutzmaßnahmen (Schallschutzfenster o.ä.) verbessert.