Les grands déversements de pétrole peuvent tuer les poissons directement par suffocation et peuvent aussi détruire l'environnement où les poissons pondent des œufs et les jeunes poissons se développent. L'exposition directe au pétrole brut provoque un film muqueuse coagulé pour couvrir le corps et les branchies.
Huile disperse également dans l'eau, et des produits chimiques dans l'huile sont absorbés par les poissons et peut causer la mort. Huile disperse plus rapidement dans l'eau chaude, et les risques diminuent sur une période plus courte, mais la toxicité peut être plus intense. Les déversements d'hydrocarbures dans l'eau froide se dispersent plus lentement, mais la toxicité peuvent durer de nombreuses années. Les déversements dans les cours d'eau se dispersent l'huile par agitation et sont de même plus toxique pour les poissons.
Barrages de confinement sont utilisés pour maintenir le déversement de se propager tandis que les mesures d'urgence sont prises pour pomper le pétrole déversé de nouveau dans pétroliers. Pétroliers modernes sont tenus d'avoir une double coque pour réduire la probabilité de pénétration de la coque dans des collisions et des échouements accidentelles.