В последнее десятилетие загрязненность вод Мирового океана уже приняла глобальный характер. Все загрязненные вещества накапливаются в донных отложениях и даже в малых количествах (0,5—1 мг/литр) способны вызывать гибель морских организмов. Ряд крупных рек выносят в океан огромное количество ртути, свинца. За последнее десятилетие содержание свинца в верхнем стометровом слое Атлантики увеличилось в 5—10 раз. Сброс всевозможных отходов способствует уменьшению содержания кислорода и образованию сероводорода (Балтийское море, Северное море). В моллюсках и рыбах, вылавливаемых в этих морях, обнаружена ртуть, а в жире гренландских китов — ядохимикаты.
С каждым годом возрастает сброс в воды Мирового океана и радиоактивных отходов, источниками которых является атомная промышленность. К радиоактивному загрязнению очень чувствительны позвоночные.
Наиболее грозным фактором влияния на жизнь в Мировом океане является нефтяное загрязнение. Общее количество нефти и нефтепродуктов, выбрасываемых в океан, составляет до десятков млн т в год. Особенно велико загрязнение внутренних морей (Северного, Ирландского, Тирренского, некоторых районов Атлантического и Тихого океанов). Огромные массы нефти попадают в море при авариях танкеров. Попадая в море, нефтепродукты не смешиваются с водой, а образуют на ее поверхности пленку, переносимую течениями на большие расстояния. Эта пленка препятствует обогащению воды кислородом и нарушает фотосинтез. Под влиянием перемешивания и осаждения происходит проникновение нефтепродуктов в глубинные слои и донные отложения. Даже сравнительно небольшое загрязнение воды нефтью нарушает углеводный обмен у рыб, моллюсков и ракообразных. От нефти погибают колонии коралловых полипов, но особенно пагубно нефтяное загрязнение действует на икру рыб. Морские млекопитающие и птицы также страдают от загрязнения. По подсчетам орнитологов, ежегодно в Мировом океане от загрязнения гибнет около 300 тыс. птиц. Различные виды загрязнения океана приводят к нарушению биологического равновесия. Так, например, отмирание диатомовых и зеленых водорослей вызывает "загнивание воды".