Thực tế ngày nay, hầu như tất cả các nguồn nước (kể cả đại dương) đều có các vết sản phẩm dầu và dầu mỏ dẫn đến nguy hại cho các sinh vật sống trong nước và chim. Người ta tính rằng 1kg dầu mỏ có thể làm nhiễm bẩn đến 1ha mặt nước và làm chết cả 100 triệu ấu trùng cá.
Khi bị nhiễm bẩn các sản phẩm dầu, giữa mặt nước và không khí bị ngăn cách bởi lớp dầu mỏng làm suy thoái và có thể thay đổi các quá trình trao đổi năng lượng, độ ẩm, không khí,… Dầu có thể bám chặt vào bề mặt cây cỏ làm giảm sức sinh trưởng và chết một cách từ từ. Các sản phẩm dầu mỏ phủ lên rong tảo và phù du làm cho nó không thể làm thức ăn cho các động vật biển. Dầu có thể bám chặt vào bề mặt các bộ lông của các loài chim biển khi đậu, bơi hoặc bắt mồi tại vùng bị dầu tràn làm cho chúng không thể bay được và đưa đến cái chết nhanh chóng.
Biển, đại dương bị ô nhiễm do dầu sẽ dẫn đến sự chết trong nước và như vậy sẽ dẫn đến sự tàn lụi của khí quyển và các nguồn nước ngầm, cân bằng sinh thái bị phá vỡ sẽ gây nên những hậu quả nặng nề khó lường được.
Các sản phẩm dầu mỏ còn có tác động gây độc ngấm vào các tế bào chất làm biến đổi hoặc ngừng quá trình trao đổi chất của các sinh vật sống.
Một số sản phẩm của dầu mỏ bị phân hủy sinh học bởi các vi khuẩn yếm khí không có tính hại nhưng các dẫn xuất của nó lại gây ô nhiễm như những chất thải độc hại.
Các sản phẩm được sử dụng để chống ô nhiễm dầu trên biển cũng có tác dụng gây độc. Nhiều nơi bờ biển bị ô nhiễm dầu, sau khi được tẩy rửa sạch một thời gian dài nhưng hoàn toàn không có sinh vật sống.