Enligt Dome förklarar de sociala och hälsorelaterade kostnaderna för föroreningar, och övervakades av mer än 100 miljoner människor på nätet, vilket gav upphov till debatter.
Det togs bort bara två dagar efter att premiärminister Li Keqiang kallade föroreningar en plåga på människors liv.
Li hade lovat att bekämpa den med all makt från regeringen.
Miljöfrågan har dominerat det nuvarande mötet i det kinesiska parlamentet, National People's Congress, i Peking.
Den nyutnämnde miljövårdsministern Chen Jining hade lovordat under The Dome och sagt till reportrar att den borde "främja enskilda personers insatser för att förbättra luftkvaliteten".
Men efter att först ha lovordat dokumentären, verkar Kinas kommunistiska ledare nu ha förbjudit det, BBC: s Michael Bristow rapporter.
Det verkar tala om en obekväm sanning, något som ledarna inte vill höra under parlamentets nuvarande årliga möte, tillägger han.
Chai står framför en publik i en enkel vit skjorta och jeans och talar klart och tydligt under 103-minutersvideon, som innehåller en årslång undersökning av Kinas skadliga föroreningsproblem.
Ibland är dokumentären djupt personlig. I början av dokumentären intervjuar Chai en sexåring som bor i kolgruveprovinsen Shanxi, en av de mest förorenade platserna på jorden.
"Har du någonsin sett stjärnor?" Frågar fru Chai. "Nej", svarar flickan.
"Har du någonsin sett en blå himmel?" "Jag har sett en himmel som är lite blå", berättar flickan.
"Men har du någonsin sett vita moln?" "Nej", suckar flickan.
Filmen såg mer än 100 miljoner gånger
Under Kupolen, en årslång undersökning av föroreningar i Kina, hade samlat mer än 100 miljoner åsikter på mindre än 48 timmar.
Filmen är gjord av den kände undersökande journalisten Chai Jing och finansieras med egna pengar och kritiserar kraftigt den kinesiska statens slappa miljölagar.
Från och med lördagen var filmen inte längre tillgänglig på populära kinesiska fastlandsvideosidor.
En länk på Youku webbplats som tidigare ledde till videon nu frågar meddelandet, "Vi är mycket ledsen, Youku kunde inte hitta den sida du begärde".
Varken Youku eller Chai svarade omedelbart när hon ombads kommentera, rapporterar nyhetsbyrån Reuters.
Kina driver världens mest formidabla online censur maskin, känd som Great Firewall.
Vissa sociala medier användare i Kina uttryckte frustration över avlägsnandet av filmen.
"När kommer detta land att kunna möta sina egna människors attityder?" skrev en Weibo-användare, citerad av AFP:s nyhetsbyrå.
En annan Weibo-användare som citeras av Reuters skrev: "En del människor har makten att fullständigt kväva Chai Jing's Under Dome på internet men inte har makten att kväva dis i detta land."
Alvin Lin, den Peking-baserade Kina klimat- och energipolitik chef för USA-baserade miljögruppen Natural Resources Defense Council, sade: "De har gjort en stor sak om luftföroreningar i de senaste två [lagstiftningsmöten]. Under Dome gjorde det så de verkligen måste prata om det."
Willy Lam, en politisk analytiker vid det kinesiska universitetet i Hongkong, sade: " De menar verkligen allvar med detta, förutom att problemet verkligen är rotat.
"Det är sammanflätat med alla aspekter av industri och jordbruk och så vidare, och det är ett riktigt svårt problem att ta itu med."
Filmen finns fortfarande tillgänglig på YouTube med engelsk textning.
Myndigheterna i Kina har tagit bort från webbplatser en populär dokumentär som belyser landets allvarliga föroreningsproblem.