为贯彻落实《
大气污染防治行动计划》，环境保护部与全国31个省（区、市）签署了《大气污染防治目标责任书》，明确了各地空气质量改善目标和重点工作任务，进一步落实了地方政府环境保护责任，为实现全国环境空气质量改善目标提供了坚实保障。
各省（区、市）空气质量改善目标是目标责任书的核心内容。京津冀及周边地区（北京、天津、河北、山西、内蒙古、山东）、长三角、珠三角区域内的10个省及重庆市重点考核PM2.5年均浓度下降情况，其中，北京、天津、河北确定了下降25%的目标，山西、山东、上海、江苏、浙江确定了下降20%的目标，广东、重庆确定了下降15%的目标，内蒙古确定了下降10%的目标。其他20个省（区、市）重点考核PM10年均浓度下降情况，并根据各地环境质量状况，将空气质量改善目标划分为五档：PM10年均浓度远低于新空气质量二级标准的省份要求其持续改善，PM10年均浓度接近二级标准或超标的省份，根据超标程度，要求其分别下降5%、10%、12%、15%。
目标责任除空气质量改善目标外，目标责任书还包括《
大气污染防治行动计划》中的主要任务措施。对于京津冀及周边地区6省（区、市），目标责任书明确了煤炭削减、落后产能淘汰、大气污染综合治理、锅炉综合整治、机动车污染治理、扬尘治理、能力建设等各项工作的量化目标，并将工作任务分解至年度；对于其他省（区、市），提出了任务措施的原则性要求。目标责任书要求各地制定实施细则和年度计划，分解落实任务，细化到年度。
为保障目标如期实现，国务院将颁布考核办法，每年对各省（区、市）环境空气质量改善和任务措施完成情况进行考核。对未通过考核的地区，环境保护部将会同组织部门、监察部门进行通报批评，并约谈有关负责人，提出限期整改意见。