כאשר נשפך שמן לסביבה מימית, הוא עלול לפגוע באורגניזמים החיים סביב, מתחת לפני המים על ידי רעילות כימית והן על ידי ציפוי וחנק של חיות בר. יש לכך השפעות לטווח הקצר וגם לטווח הארוך על כל חלקי רשת המזון הימית, כולל פגיעה ארוכת טווח בבתי גידול רבייה ונדידה המשפיעים על הדורות הבאים של חיי הים. ההשפעות לטווח הקצר משתנות בהתאם לסוג הסביבה, כמות השמן, השפעת הגלים ומזג האוויר וסוג השמן: קל, בינוני או כבד.
מי ים וחוף
לאובדן טורפים יש השפעה על מפל על מערכות אקולוגיות, ובחוף הים, המינים הפגיעים ביותר הם אלה שנמצאים על פני הים. מכיוון שרוב השמנים צפים, היצורים המושפעים ביותר הם טורפי שטח, כמו לוטרות ים ועופות ים. מחקרים של מינהל האוקיאנוס והאטמוספירה מצאו כי נפט הורס את יכולות דוחות מים של פרווה ונוצות ויכולתן ללכוד אוויר חם כשהן הופכות מצופה ומוט. כתוצאה מכך, יונקים ימיים ועופות ים עלולים לאבד את הציפה שלהם ולמות מהיפותרמיה. אם הם בולעים אותו, זה עלול לגרום לנזק בכליות, בכבד ובריאות. מינים בנטיים, כמו זוחלים ודגים המצויים במי ים, יכולים גם הם לבלוע שמן ולסבול מנזק לאיברים, וליקויי רבייה, ויכול להעביר רעלים לשמן לטורפים שאוכלים אוֹתָם. כאשר הטורפים המובילים נעדרים, מספר מטגני הדגים מגדיל ומשחית את הדבאים השומרים על צמיחת האצות. זה מאפשר למחצלות אצות שופעות לגדול ולקחת חמצן יקר מהמים כשהם מתפרקים, ומחניקים בעלי חיים אחרים במערכת האקולוגית.
מים ימיים רדודים
חסרי חוליות כמו כוכבי ים ואלמוגים ממלאים תפקיד מהותי במערכות אקולוגיות באוקיאנוס, שם הם משמשים כמין אבן יסוד או כמין בסיס. מיני קיסטון הם אלו המספקים חוליה חיונית בשרשרת המזון המשפיעים על טורפים וטרפים, ומיני יסוד כמו אלמוגים יוצרים ומתחזקים בית גידול למינים אחרים. עם אובדן מין אחד בלבד של כוכב ים ממימיו החוף של אי בוושינגטון, מולים נכנסו במהירות וגדשו מינים אחרים, ושינו באופן דרסטי את המערכת האקולוגית. אלמוגים, כוכבי ים ועשב ים שוכנים כולם במים רדודים על החוף, ויכולים להיות מצופים ונחנקים על ידי דליפת נפט. כוכבי ים מכוסים בסיליות זעירות דמויות שיער המסייעות בהובלת מים לאיברי כלי הדם שלהן. כאשר הסיליות והאיברים הפנימיים מצופים בשמן, זה יכול להוביל לתפקוד מושפל ולמוות של כוכב הים. באזורים בהם הורשה נפט להתיישב על אלמוגים, כמו הדליפה האחרונה במפרץ מקסיקו, זה יכול להפחית את פוטוסינתזה, לגרום נזק לרקמות ואף להוביל למוות. ההשפעות לטווח הארוך עדיין נקבעות, אך ללא שונית אלמוגים בריאה, המפרץ עלול לאבד את המינים הרבים התלויים בשונית לצורך מזון והגנה.
קווי החוף
חלק מהנזקים המרחיקים ביותר בשפכי נפט מתרחשים בסמוך לקווי החוף. זהו אזור המשמש כאתר הקינון או הרבייה לדור הבא של חיי הים. מינים רבים מבלים את מרבית חייהם בים, אך עליהם להגיע לחוף כדי להתרבות או ללדת. צבי ים ויונקים ימיים יכולים להיפגע משמן שהם פוגשים במים או על החוף בו הם יולדים. הביצים או הגורים עלולים להיפגע מהשמן ולא מצליחים להתפתח כראוי, וצעירים חדשים עשויים להיות משומנים כשהם ממהרים לעבר האוקיינוס מעבר לחוף שמנוני. אובדן במספר צבי הים עלול אפילו להשפיע על בריאות שטח הרבייה שלו, כמו החופים החוליים והדיונות של צב הים בפלורידה. כל ביצה שלא בקעה מספקת מקור נהדר של חומרים מזינים לצמחיית הדיונות. ככל שהצמחים מתחזקים ובריאים יותר, מערכות השורשים שלהם עוזרות להחזיק את החול במקום, להקטין את הסחף ולחזק את המערכת האקולוגית החשובה הזו.
מנגרובים / ביצות מלח
אחד מבתי הגידול הימיים הפגיעים ביותר לשינויים סביבתיים הוא יער המנגרובים. דליפות שמן המצפות את שורשיהם החשופים של עצי המנגרוב יכולות לחבר את הנקבוביות או נשיפות האוויר, ולחנוק את העצים. שורשי המנגרובים מייצבים את המשקעים ומונעים סחף של קווי החוף, ומונעים מההפקדה של המשקעים על ערוגות עשב צלופח סמוכות או שוניות אלמוגים. הם גם מספקים חיץ לאזורים היבשתיים מרוחות הוריקן הרסניות וגאות סערה. יערות מנגרובים וביצות מלח מספקים בית גידול חשוב לעופות נודדים, ואזור משתלה לדגים ושרימפס. את כל סביבת המנגרובים ניתן להרוג על ידי דליפת נפט, עם השלכות קשות, לא רק על החיים הימיים, אלא גם על בני אדם החיים בסמוך למערכות אקולוגיות מגוננות אלה.