Tyrimų duomenys rodo, kad didžioji dalis Šiaurės jūros teršalų atkeliauja iš upių ir atmosferos. Daugelyje pasaulio regionų nuotekos pasiekia vandenyną nevalytos. Naftos plėvelė yra padengusi didelius vandenyno plotus. Milžiniškas kiekis teršalų, ypač plastiko, kasdien suplūsta į jūras.

Naftos plėvelė kenkia jūriniams paukščiams ir neleidžia deguoniui ištirpti vandenyje, todėl žūsta planktonas. Užterštumas sukelia dumblių „žydėjimą“, dėl kurio mažėja deguonies kiekis vandenyje. Koralai yra itin jautrūs taršai.

Pagrindiniai vandenyno teršėjai yra upės, pernešančios žemės ūkio (trąšos, pesticidai) ir pramonės nuotekas; nafta, patenkanti dėl gavybos, transportavimo ir avarijų; tiesioginės pramoninės ir buitinės nuotekos; ir kenksmingos medžiagos iš oro, iškrintančios rūgščiaisiais lietumis.

Daugiau nei 80% vandenynų taršos atsiranda dėl veiklos sausumoje. Kadangi apie 60% pasaulio gyventojų gyvena arti kranto (iki 60 km), vandenynų tarša tampa viena didžiausių pasaulinių ekologinių problemų.

Po „Exxon Valdez“ tanklaivio avarijos Aliaskoje 1989 metais. Masačusetso technologijų instituto mokslininkai sukūrė plaukiojantį robotą, vadinamą „Seaswarm“, skirtą surinkti išsiliejusiai naftai. Šis robotas naudoja specialų nanovielų kilimą naftai absorbuoti ir gali veikti savarankiškai, naudodamas saulės energiją. Planuojama, kad didelių naftos išsiliejimų atveju būtų pasitelkiami ištisi šių robotų spiečiai.

Naftos išsiliejimai iš tanklaivių yra stebimi iš palydovų, kad būtų galima nustatyti ir nubausti pažeidėjus. Vandens valymo įrenginių statyba padės sumažinti taršą iš upių ir pakrančių miestų.

Pramonės įmonės teršia vandenyną laivų atliekomis, sunkiaisiais metalais ir deginimo jūroje produktais. Žemės ūkio sektorius prisideda prie taršos augalų ir dirvožemių trąšomis. Didmiesčiai išskiria įvairias nuotekas.