Khai thác lộ thiên, còn được gọi là khai thác bề mặt hoặc khai thác theo dải, có những nhược điểm bao gồm xáo trộn môi trường và hệ sinh thái địa phương, phơi nhiễm các nguyên tố phóng xạ và ô nhiễm nguồn nước ngọt. Việc sử dụng máy móc hạng nặng và kỹ thuật nổ mìn cũng tạo ra ô nhiễm môi trường.
Sự hiện diện của các hố và ao quanh các mỏ góp phần làm ô nhiễm nước ngầm. Việc nổ mìn tạo ra các vết nứt trong đá, cho phép rò rỉ hệ thống thoát nước của mỏ từ các mỏ bỏ hoang vào các tầng chứa nước ngầm. Nước ngầm bị ô nhiễm thường có độ pH và tổng độ cứng cao hơn, và chứa sunfat hòa tan. Các nguyên tố phóng xạ được tạo ra từ bùn đá cũng có thể gây ô nhiễm nước ngầm do rò rỉ vào nền đá nứt nẻ. Khai thác bề mặt cũng góp phần gây ô nhiễm không khí thông qua việc thải ra các hợp chất độc hại. Những hạt này phản ứng với hơi nước để tạo ra mưa axit.
Ví dụ, khai thác than trên bề mặt đã làm ô nhiễm hơn 5.000 dặm suối ở miền đông Hoa Kỳ, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh và nguồn cung cấp nước uống công cộng. Mặc dù khai thác bề mặt làm giảm chi phí sản xuất và ít gây nguy hiểm cho sức khỏe người khai thác hơn so với khai thác dưới lòng đất, nhưng khai thác bề mặt cũng đòi hỏi phải nổ mìn phá đá và thay đổi cảnh quan, làm tăng nguy cơ xói mòn sườn núi, lở bùn và nén chặt đất. Một số bang, chẳng hạn như Oklahoma, yêu cầu cải tạo các vị trí khai thác bề mặt cũ để khôi phục khả năng sử dụng của chúng.
