Comme tous les concepts de l'idéologie humaine, le développement durable trouve aussi ses limites. En effet, la société capitaliste, dans laquelle nous sommes, a su redistribuer les dividendes de la prédation des ressources à l'économie (sous la forme de ré-investissements) et aux sociétés (hausse du revenu des salariés) pendant toute son existence. La balance entre ces deux pôles s'est réalisée au gré de l'évolution économique, des équilibres économiques et des convictions politiques de quelques dirigeants. Mais comment prendre en compte l'environnement dans cette balance ?
Une contestation sémantique sur le terme même de développement durable a existé depuis l'apparition du terme dans le rapport Brundtland, et certains préfèrent parler de développement soutenable : ainsi, lors de la première traduction en français du rapport Brundtland, c'est le terme « développement durable » qui est retenu, tandis que lors de la seconde traduction - par Les Éditions du Fleuve - c'est le terme « développement soutenable » (traduction littérale de l'anglais « sustainable development ») qui est utilisé, à la demande de la Commission mondiale sur l'environnement et le développement (note de l'éditeur, page IX). Les tenants du terme « durable » insistent quant à eux sur la notion de durabilité (cohérence entre les besoins et les ressources globales de la Terre à long terme) plutôt que sur l'idée d'une recherche de la limite jusqu'à laquelle la Terre sera capable de nourrir l'humanité.
Le terme de « développement durable » est également critiqué pour le flou qui l'entoure. Luc Ferry écrit ainsi : « Je sais que l'expression est de rigueur, mais je la trouve si absurde, ou plutôt si floue qu'elle ne dit rien de déterminé. » Et Luc Ferry d'ajouter que le terme est en fait l'évidence, en raisonnant par l'absurde : « qui voudrait plaider pour un « développement intenable » ! Évidemment personne ! [..] L'expression chante plus qu'elle ne parle.».
Enfin, la définition classique du développement durable issue de la commission Brundtland (1987) peut apparaître à certains dépassée. En effet, il ne s'agit aujourd'hui plus de viser, comme il y a une vingtaine d'années, la satisfaction des besoins lointains de générations futures. C'est la satisfaction actuelle des besoins qui est maintenant compromise par les crises environnementales et sociales que connaît le XXIe siècle. Il ne s'agit plus d'anticiper les problèmes, mais de les résoudre. Le développement durable pourrait alors laisser place à la notion de "développement désirable" qui regroupe l'ensemble des solutions économiquement viables aux problèmes environnementaux et sociaux que connaît la planète. Ce nouveau mode de développement, facteur de croissance économique et d'emplois, serait une véritable "économie verte", basée sur l'économie sociale et solidaire, l'éco-conception, le biodégradable, le bio, la dématérialisation, le réemploi-réparation-recyclage, les énergies renouvelables, le commerce équitable, la relocalisation...
Le concept rencontre des critiques à plusieurs niveaux. Ainsi, John Baden (en) considère que la notion de développement durable est dangereuse, car débouchant sur des mesures aux effets inconnus et potentiellement néfastes. Il écrit ainsi : « en économie comme en écologie, c'est l'interdépendance qui règne. Les actions isolées sont impossibles. Une politique insuffisamment réfléchie entraînera une multiplicité d'effets pervers et indésirables, tant au plan de l'écologie qu'au plan strictement économique. ». À l'opposé de cette notion, il défend l'efficacité de la propriété privée pour inciter les producteurs et les consommateurs à économiser les ressources. Selon Baden, «l'amélioration de la qualité de l'environnement dépend de l'économie de marché et de la présence de droits de propriété légitimes et garantis ». Elle permet de maintenir l'exercice effectif de la responsabilité individuelle et de développer les mécanismes d'incitation à la protection de l'environnement. L'État peut dans ce contexte «créer un cadre qui encourage les individus à mieux préserver l'environnement», en facilitant la création de fondations dédiées à la protection de l'environnement.
Le développement durable est également critiqué en ce qu'il peut n'être qu'un outil des pays du Nord contre les pays en développement : la géographe et spécialiste du Tiers-Monde Sylvie Brunel estime que les idées de développement durable peuvent servir comme paravent aux idées protectionnistes des pays du Nord pour empêcher le développement par le commerce des pays du Sud. Pour Sylvie Brunel, le développement durable « légitime un certain nombre de barrières à l'entrée ». En offrant ainsi un prétexte au protectionnisme des pays développés, « le sentiment que donne le développement durable, c'est qu'il sert parfaitement le capitalisme. »
Certains auteurs dénoncent une dimension religieuse ou irrationnelle du développement durable. Sylvie Brunel parle ainsi de « technique de marketing digne des grands prédicateurs » et souligne ainsi dans une conférence Naissance d’une religion : le développement durable, que « le développement durable est le produit de la dernière mondialisation et de toutes les peurs qu’elle peut entraîner. ». Pour Claude Allègre, il s'agit d'une religion de la nature, qui a oublié que la préoccupation essentielle devait être l'homme. Il est en partie critiqué des associations écologistes qui voudraient faire passer l'homme au second plan : « La moulinette écologique a, hélas, amplifié le mot « durable » et effacé le mot« développement » au fil des années. Nous revendiquons ici le respect de cette exigence dans son intégralité. Ce n’est pas parce qu’on défend la nature qu’on peut laisser de côté la culture. »
D'autres penseurs soulignent encore les menaces potentielles que les idées au fondement du développement durable peuvent représenter pour les libertés individuelles. Le philosophe Luc Ferry voit par exemple dans les idées de Hans Jonas des idées potentiellement totalitaires et souligne les risques du développement durable à cet égard. Cette crainte est également partagée par nombre de libéraux : « L’environnement peut être le prétexte à une nouvelle augmentation du pouvoir et à des dérives dangereuses de la part des personnes les plus assoiffées de puissance. Même les personnes les mieux intentionnées ne sauraient très probablement pas gérer les pouvoirs immenses dont certains écologistes voudraient voir dotés les gardiens l’écologiquement correct. »
Enfin, les tenants de la décroissance considèrent que le terme de développement durable est un oxymore puisque les ressources naturelles sont finies et non infinies.
Ainsi, Serge Latouche, sous un angle économique, ou Jean-Christophe Mathias, sous un angle philosophico-juridique, attaquent le concept en question. Dans l'essai "Politique de Cassandre", Jean-Christophe Mathias démontre que le concept de développement durable est proprement "schizophrénique", puisqu'il prétend régler les problèmes d'ordre environnemental par ce qui en est l'origine, à savoir la croissance économique continue. De même que le principe de précaution, le développement durable n'est pas adapté à une politique volontariste de protection de la nature, car les textes de loi montrent qu'il place le pilier économique au-dessus des piliers social et environnemental.
Par ailleurs la traduction du terme par soutenable, plutôt que durable, peut s'expliquer aussi par de vieilles traces du mot en langue française. En effet, on trouve le mot employé dans une optique environnementale dès 1346, dans l'Ordonnance de Brunoy, prise par Philippe VI de Valois, sur l'administration des forêts. À son article 4 il y est dit :
Ainsi en matière forestière la notion de forêt cultivée soumise à une exigence de soutenabilité, un renouvellement perpétuel de la ressource, capable d'approvisionner une flotte navale, existe depuis plus de six siècles.