Ha az olajat vízi környezetbe ömlik, kémiai toxicitás, valamint a vadak bevonása és fojtása révén károsíthatja a víz felszínén, körülötte és alatt élő organizmusokat. Ennek rövid és hosszú távú hatása van a tengeri élelmezési háló minden részére, ideértve a tenyésztési és vándorlási élőhelyek hosszú távú károsodását, amely kihat a tengeri élet jövő generációira. A rövid távú hatások a környezet típusától, az olaj mennyiségétől, a hullámok és az időjárás hatásától, valamint az olaj típusától függően: könnyű, közepes vagy nehéz.
Tengeri és parti vizek
A ragadozók elvesztése kaszkád hatással van az ökoszisztémákra, és az offshore-ban a legkiszolgáltatottabb fajok a tenger felszínén találhatók. Mivel a legtöbb olaj lebeg, a leginkább érintett felszíni ragadozók, például tengeri vidrák és tengeri madarak. Az Országos Óceáni és Légköri Adminisztráció tanulmányai azt találták, hogy az olaj elpusztítja a a szőrme és a toll vízlepergető képessége, valamint képessége a meleg levegő befogására, ha válnak bevont és matt. Ennek eredményeként a tengeri emlősök és a tengeri madarak elveszíthetik felhajtó képességüket és hipotermiában halhatnak meg. Ha lenyelik, vese-, máj- és tüdőkárosodást okozhat. A bentikus fajok, például a tengeri vizekben található hüllők és halak szintén lenyelhetnek olajat és szenvedhetnek a szervkárosodástól és a reproduktív károsodástól, és olaj toxinokat juttathat el a ragadozókhoz, amelyek esznek őket. A legfelsőbb ragadozók hiányában a halak megsüllyednek, és megsemmisítik az algák növekedését kordában tartó legelőket. Ez lehetővé teszi, hogy a buja algaszőnyegek növekedjenek, és bomlásukkor értékes oxigént vegyenek fel a vízből, és megfojtsák az ökoszisztéma más állatait.
Sekély parti vizek
A gerinctelenek, mint a tengeri csillagok és a korallok, alapvető szerepet játszanak az óceán ökoszisztémáiban, ahol kulcsfontosságú fajként vagy alapfajként szolgálnak. A kulcskő fajok azok, amelyek nélkülözhetetlen kapcsolatot biztosítanak az élelmiszerláncban, amely befolyásolja mind a ragadozókat, mind a zsákmányokat, és az olyan alapfajok, mint a korallok, más fajok számára biztosítanak élőhelyet. Csak egy tengeri csillagfaj elvesztésével egy washingtoni sziget part menti vizeiből a kagylók gyorsan beköltöztek és kiszorították a többi fajt, ami drasztikusan megváltoztatta az ökoszisztémát. A korallok, a tengeri csillagok és a tengeri fű mind a sekély parti vizekben élnek, és olajszennyezéssel bevonhatják és elfojthatják őket. A tengeri csillagokat apró hajszerű csillók borítják, amelyek segítik a vizet az érrendszerükbe. Amikor a csillók és a belső szervek olajjal bevonódnak, a tengeri csillag károsodott működéséhez és halálához vezethet. Azokon a területeken, ahol az olaj megengedett a korallon, például a Mexikói-öbölben a közelmúltban történt kiömlés, csökkentheti a fotoszintézist, szövetkárosodást okozhat és akár halálhoz is vezethet. A hosszú távú hatásokat még mindig meghatározzák, de egészséges korallzátony nélkül az öböl elveszítheti azt a sok fajt, amely tápláléktól és védelemtől függ a zátonytól.
Partvonalak
Az olajszennyezések legnagyobb horderejű kárai a partok közelében következnek be. Ez a terület a tengeri élet következő generációjának fészkelő vagy szaporodási területe. Számos faj élete nagy részét a tengeren tölti, de tenyészni vagy szülni kell a partra. A tengeri teknősöket és a tengeri emlősöket károsíthatja az olaj, amellyel a vízben vagy a tengerparton találkoznak, ahol szülnek. A petesejteket vagy a kölyköket károsíthatja az olaj, és nem tudnak megfelelően fejlődni, és új fiatalok is megolajozódhatnak, amikor az óceán felé csapódnak egy olajos tengerparton. A tengeri teknősök számának csökkenése akár a tenyészterületének egészségére is hatással lehet, mint például a floridai tengeri teknős homokos strandjai és dűnéi. Bármely hámozatlan tojás nagy tápanyagforrást jelent a dűne vegetációjához. Amint a növények erősebbé és egészségesebbé válnak, gyökérzetük segít a homok helyben tartásában, csökkentve az eróziót és erősítve ezt a fontos ökoszisztémát.
Mangrove / Sós mocsarak
A környezeti változásoknak leginkább kitett tengeri élőhelyek egyike a mangrove erdő. A mangrove-fák kitett gyökereit borító olajfoltok eltömíthetik a levegőt lélegző pórusokat vagy lencséket, és elfojthatják a fákat. A mangrove gyökerek stabilizálják az üledéket és megakadályozzák a partvonal erózióját, megakadályozva, hogy az üledék lerakódjon a közeli angolnafű ágyakra vagy korallzátonyokra. Puffert biztosítanak a szárazföldi területekre is a pusztító hurrikánszélektől és a viharlökésektől. A mangrove-erdők és a sós mocsarak fontos élőhelyet biztosítanak a vonuló madarak számára, valamint egy óvoda területét a halaknak és a garnélaráknak. Az egész mangrove-környezetet olajszennyezés ölheti meg, amelynek súlyos következményei vannak nemcsak a tengeri életre, hanem az e védő ökoszisztémák közelében élő emberekre is.