城市化程度加速，建筑用地日趋紧张，城市遭受的负面生态效益越来越明显。屋顶绿化的兴起，促使人们充分、合理的利用有限的生活空间，用以弥补建筑对地球、对自然产生的破坏。屋顶绿化作为生态系统中的廊道，发挥着重要的生态功能。
改善城市热环境 降低热岛效应
19世纪初期英国人在伦敦发现了“热岛现象”， 1954年美国气象协会首先使用了“热岛”这一词。随着地球生态环境问题的加剧，特别是在大城市建筑物的增多，屋顶的空间几乎被闲置着。“素面朝天”的屋顶受到长时间高强度的辐射，屋面温度最高可达到60℃-80℃，进而对周围环境造成强烈的辐射，这就是形成“热岛效应”的主要源头。
据国内外的研究表明，增加城市绿化面积是战胜“热岛”的主要武器。北京市
净化空气 改善城市环境
因工业发展、交通工具及住宅、写字楼空调设备的大量使用，有毒颗粒物、粉尘源源不断产生，长期吸入这些物质会对人体的健康造成严重影响。然而，屋顶绿化可以通过土壤的水分和生长的植物吸纳可吸入颗粒物，吸附粉尘，吸收部分有害气体，同时还可以储存水分、增加湿度、防止光照放射、防风，有效改善城市生态环境。
屋顶保温隔热 节约能源
屋顶绿化的隔热作用众所周知。屋顶绿化层对于建筑物来说相当于一个绝缘层，能够使楼房冬暖夏凉，为楼房住户提供一个良好的生活环境，同时节约了能源。
减少屋面泄水 减轻城市排水系统压力
在许多城市和地区，屋顶水没有加以利用，而是按照惯例排放到水沟里与受到污染的水混合在一起作为废水来处理，这种恶性循环最后的结果是导致地下水资源严重枯竭。屋顶绿化的土壤可以在长达一、两个月以上的时间里，保留15-20%的降水，使雨水缓慢释放到城市空气中和雨水排放系统里。如果屋顶花园在整个城市内形成网络，屋顶排水可以大量减少，极大减轻了城市排水系统的负荷与压力，并可以改善附近水域的水质。
创造生物生息空间 完善生态系统
节能、循环、完善的城市生态系统是城市可持续发展的基础。城市的不断扩张，使生态系统遭到了严重的破坏。对于一个建筑密集的城市，系统化的屋顶绿化可以偿还大自然有效的生态面积，为动植物提供新的生活场所。通过绿地的多样化，可以实现城市生态系统中生物的多样性，归还大自然有效的生态面积，从根本上改善城市环境。
营造绿色健康环境 创造新型空间
在高楼林立的城市中很难找到大面积的土壤进行绿化，而屋顶绿化可以创造新型可利用空间，解决绿化与建筑争地的矛盾，把城市污水处理厂、垃圾工厂和城市中心的停车场等大规模的城市公共空间顶部进行绿化。虽然屋顶绿化不能代替地面绿化，但对解决大城市公共用地难的问题起到了很大的作用，可以作为地面绿化的一种有效的补充。
园林科研所在《北京市绿化缓解城市热岛效应的研究》报告中提出，当绿化覆盖率达到30％以上，绿地就可以起到缓解城市“热岛效应”的作用；当绿化覆盖率达到40％以上，“热岛”面积可减少3/4；而当绿化面积覆盖率达到60％以上，“热岛效应”就基本可以被控制。
