污染

人類活動導致大量物質進入海洋中，燃燒產物通過空氣運輸並經沉積進入海洋，農業、工業及污水將重金屬、農藥、PCBs、消毒劑、清潔劑和其他化學合成物通過河流運輸進入海洋。這些物質在海洋表面膜和海洋沉積物——特別是在河口泥中聚集，這些污染物所導致的後果其實在很大程度上仍未知因為其涉及的污染物質數量眾多並且目前缺乏這些污染物質的生物效應信息。

重金屬主要是銅、鉛、汞、鎘和鋅，這些重金屬會在海洋無脊椎動物積累然後通過生物鏈往上層生物傳遞。

農業地區的肥料滲漏是一些地區主要的污染源，未經處理的污水排放也有相似的影響。這些污染源中所含的過多的養分除了會造成土地的富營養化外，因為養分通常是海洋系統的限制因素，所以這些過多的養分也會造成藻類的過渡繁衍（稱為水華或藻華）及赤潮，這樣會使海水中的含氧量降低以致海洋生物死亡。這種效應已經造成了波羅的海和墨西哥灣的生態盲區。部分水華是由於藍綠藻（藍細菌）造成，這些藍細菌會使濾食性貝類帶有毒性從而使一些以貝類為主要食物來源的動物——如海獺受到傷害。

核設施同樣會造成污染，如愛爾蘭海就因塞拉菲爾德核燃料處理廠造成放射性銫-137污染，另外核事故也會造成放射性物質滲透入海洋——2011年的福島核事故。

廢物（包括石油、有毒液體、污水和垃圾）向海洋的排放是受國際法所規管的，《防止傾倒廢棄物及其他物質污染海洋的公約》（簡稱1972倫敦公約）是一項為控制廢棄物海洋傾倒的聯合國協議，截至2012年6月8日已有89個國家批准加入該項公約。防止船舶污染國際公約（簡稱MARPOL 73/78）是國際海事組織為控制海上船隻對海洋污染行為的國際公約，截至2013年5月已有152個海洋國家批准加入該項公約。

海洋上大部分的漂浮塑料垃圾並不會進行生物降解，即並不會隨著時間分解並最終降解到分子水平，一些剛性塑料可以在海上漂浮多年。在北太平洋環流中部，有一個永久的太平洋垃圾帶累積了大量的漂浮塑料廢物，在北大西洋環流中也有個類似的垃圾帶。一些以海洋為覓食帶的海鳥，如信天翁和海燕等，常會誤將人類產生的污染漂浮物當作食物並在其消化系統中因不能被消化而積聚，最終導致死亡，一些海龜和鯨魚的胃中也會常發現有塑膠袋和魚線。而較小的微型塑料可能會下沉從而危及在海床上的濾食性海洋生物。

海洋中大部分的石油污染是來自於城市和工業製造。石油污染對海洋生物的危害巨大，油性物質會使海鳥的羽毛阻塞從而降低羽毛的保暖性和隔水性並減少海鳥的浮力，或當海鳥嘗試清理羽毛中的油性物質時會被攝入。雖然海洋哺乳動物受石油污染影響的程度沒有海鳥所受的程度嚴重，但是它們也會可能因為清理皮毛上的油性物質而使皮毛的保暖性降低造成體溫過低，或被這些石油污染物導致失明、脫水或中毒。而當油性物質下沉時，底棲無脊椎動物會被淹沒，魚類會中毒，海洋生物鏈會被破壞。短期來說，石油洩漏會導致海洋生物數量減少和種群失衡、人類的休閒活動會受影響、依賴海洋的人的生計被破壞。所幸是海洋環境有著自我清潔的特性，清理海洋油污的細菌隨著時間的推移自然出現，在墨西哥灣已經出現了以油污為食的細菌，這些細菌只花了幾天的時間就把該區域洩漏的油污清理完