Efter att ha informerat säkerhetsrådet om fredsprocessen sade Staffan de Mistura att en partiell vapenvila som man enades om i februari var "omedelbart levande".
Våldet i Syrien har intensifierats under de senaste dagarna, trots vapenvilan.
Minst 20 civila uppges ha dödats i onsdags i regeringsstrejker på ett sjukhus och ett närliggande bostadshus i östra Aleppo.
Bland de döda fanns barn, tandläkare och den enda barnläkare som fanns kvar i de rebelliska områdena i staden. Civilförsvarets frivilliga berättade för AFP:s nyhetsbyrå.
Uppgången i striderna i Syriens största stad kommer bland rapporter om att regeringsstyrkor, som stöds av rysk flygmakt, förbereder sig för en stor offensiv där.
Rysslands fortsatta krig
Har möjligheten till fred gått förlorad?
Vad finns kvar av Syrien?
Assads växande förtroende
Upptrappningen har hotat att spåra ur de FN-brokerade fredsförhandlingarna, som återupptogs förra månaden.
Den väststödda oppositionsdelegationen, den höga förhandlingskommittén (HNC), upphävde förra veckan sin roll för att protestera mot regeringens påstådda brott mot vapenvilan och en nedgång i leveranser av humanitärt bistånd till belägrade områden.
På onsdag efter en tredje förhandlingsrunda i Genève sade Mistura att den bräckliga "upptrappningen av fientligheterna" "skulle kunna kollapsa när som helst".
Han sade att under de senaste 48 timmarna hade i genomsnitt en syrier dödats var 25:e minut och en sårad var 13:e minut.
För att fredssamtalen skall lyckas, sade Mistura, måste fientligheterna minskas till de nivåer som man ser omedelbart efter överenskommelsen i februari.
De Mistura uppmanade USA och Ryssland att samarbeta och sade att både president Barack Obamas och president Vladimir Putins arv var kopplade till framgången för fredsprocessen i Syrien.
Det kommer att hållas en eller två samtalsrundor till före juli, sade Mistura. Han tillade: "Det finns fortfarande stora skillnader i de stora frågorna, men det finns rörelse på vissa områden där det inte fanns tidigare."
Mistura sade också att lika rättigheter och lika representation i större institutioner för kvinnor är avgörande för övergången till ett nytt Syrien.
Fredssamtalen inbegriper inte al-Qaida-länkade al-Nusrafronten och den så kallade islamiska staten, som har bekämpat regeringsstyrkor och andra rebeller i Syrien.
Det brittiskbaserade syriska observatoriet för övervakning av mänskliga rättigheter bekräftade på onsdagen att flyganfallen på ett sjukhus och närliggande byggnader i Aleppo utfördes av "regime-flygplan".
Separat dödades elva personer i västra Aleppo tidigare på onsdagen, sade det syriska observatoriet.
Mer än 270 000 människor har dödats sedan Syriens bittra inbördeskrig bröt ut 2011 och miljoner har tvingats fly.
FN:s sändebud i Syrien har uppmanat USA och Ryssland att ingripa "på högsta nivå" för att rädda kämpande fredsförhandlingar.