Nguyên nhân tự nhiên

• Sự phun trào nham thạch của núi lửa dưới lòng biển cũng gây nên hiện tượng các loài sinh vật bị chết hàng loạt. Khiến nguồn nước bị thay đổi theo chiều hướng tiêu cực
• Do sự bào mòn hay sạt lở núi đồi.
• Do sự phun trào của núi lửa làm bụi khói bốc lên cao theo nước mưa rơi xuống đất.
• Do triều cường nước dâng cao vào sâu gây ô nhiễm các dòng sông
• Hòa tan nhiều chất muối khoáng có nồng độ quá cao, trong đó có chất gây ung thư như Asen và các chất kim loại nặng…

Nguyên nhân do con người

• Việc sử dụng chất nổ, dùng điện, chất độc để đánh bắt thủy hải sản của con người sẽ khiến các loài sinh vật chết hàng loạt. Việc này có thể dẫn đến việc một số loài bị tuyệt chủng. Ngoài ra, do việc khai thác này rất khó kiểm soát nên các xác thủy hải sản còn xót lại trên biển sẽ bị phân hủy. Gây ô nhiễm cho nước biển.
• Các vùng nước lợ, rừng ngập mặn ven biển và các hệ rạn san hô chưa được bảo tồn tốt dẫn đến mất cân bằng hệ sinh thái dưới biển và làm mất đi môi trường sống của một số loài lưỡng cư.
• Chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nông nghiệp,… Chưa được xử lý từ các khu đô thị hay các nhà máy sản xuất công nghiệp đổ ra sông. Rồi theo dòng chảy ra biển gây là nguyên nhân ô nhiễm nặng nề.
• Ngoài ra, việc vứt rác thải bừa bãi, thiếu văn hóa từ hoạt động du lịch. Đây chính là nguyên nhân gây nên hậu quả ô nhiễm môi trường biển nghiêm trọng.

• Việc khai thác dầu cũng là nguyên nhân khiến nước biển bị ô nhiễm. Ngoài ra, các sự cố tràn dầu cũng sẽ nước biển nhiễm một số chất độc hại.

Hàng năm, các chất thải rắn đổ ra biển trên thế giới khoảng 50 triệu tấn, gồm đất, cát, rác thải, phế liệu xây dựng, chất phóng xạ. Một số chất thải loại này sẽ lắng tại vùng biển ven bờ. Một số chất khác bị phân hủy và lan truyền trong toàn khối nước biển.