Tuulivoiman merkittävin ympäristövaikutus on melu. Tuulivoimamelu on lapojen pyörimisliikkeestä johtuvaa lapojen kohtaamasta ilmanvastuksesta aiheutuvaa aerodynaamista melua, ja vähäisemmässä määrin tuulivoimalan koneisojen aiheuttamaa mekaanista melua. Koneistojen mekaanista melua on pystytty tekniikan kehittymisen myötä vähentämään, mutta lapojen pyörimisliikkeestä johtuvaan aerodynaamiseen meluun on vaikeampaa teknisin keinoin vaikuttaa. Suurempien tuulivoimalan melu painottuu yhä enemmän matalille taajuuksille. Matalataajuinen melu kantautuu ilmassa pidemmälle ja tunkeutuu helpommin asuntojen rakenteiden läpi sisätiloihin. Tuulivoimamelulle on ominaista lapojen pyörimisestä aiheutuva jaksottainen vaihtelu, ns. amplitudimodulaatio (merkityksellinen sykintä), jonka johdosta tuulivoimamelu koetaan tutkimusten mukaan häiritsevämmäksi kuin muu samantasoinen melu, esimerkiksi liikennemelu. Sää- ja tuuliolosuhteilla sekä vuoden- ja vuorokaudenajalla on suuri vaikutus meluun ja sen leviämiseen.
Lapojen pyörimisliikkeestä aiheutuva valon ja varjon vilkkuminen ja välke syntyy, kun aurinko paistaa tuulivoimalan takaa.
Tuulivoimalat vaikuttavat maisemaan suuren kokonsa vuoksi, ja maisemaan vaikuttavat voimaloiden lisäksi myös sähkönsiirron rakenteet ja muu tuulivoimainfra, kuten huoltotiet ja asennusalueet. Tuulivoimalat vaikuttavat maiseman luonteeseen, laatuun ja rakenteeseen. Tuulivoimaloiden visuaalinen näkyminen on tärkein maisemavaikutus, mutta maisema on käsitteenä laajempi kuin pelkkä visuaalinen maisemakuva. Tuulivoimaloilla on suuri vaikutus myös maiseman eri elementtien vuorovaikutukseen ja ominaisuuteen.
Suomessa tuulivoimalat sijoitetaan yleensä metsiin ja luontoalueille, ei ennestään rakennettuun ympäristöön, kuten useissa muissa maissa. Suuren tilantarpeensa vuoksi tuulivoimahankkeista muodostuu laajoja teollisuusalueita, jotka voimaloineen, huoltoteineen ja sähkönsiirtolinjoineen pirstovat vielä jäljellä olevia yhtenäisiä luontoalueita, katkaisevat ekologisia yhteyksiä, hävittävät ja kaventavat luonnonvaraisten eläinten elinpiiriä, vähentävät luonnon monimuotoisuutta ja tuovat mukanaan luontoympäristöön kuulumatonta melua ja valoja.
Tuulivoimalat tarvitsevat raskaat raudoitetut betoniperustukset, ja voimaloiden pystyttäminen edellyttää voimakasta maanmuokkausta. Pystytysalueisiin ja huoltoteihin uppoaa suuri määrä mursketta, joka on myös louhittava tuotava paikalle jostakin. Maanmuokkaus voi vaikuttaa maaperän kosteuteen ja vedenkiertoon. Perustuksista ja rakennelmista saattaa lueta maaperään haitallisia aineita, ja lavoista irtoaa kulumisen ja eroosion seurauksena hiukkasia ympäristöön. Maahan vuotaessaan voimaloiden voiteluaineet ja kemikaalit saattavat liata maaperää ja pohjavesiä.
