Одна из главных экологических проблем Балтийского моря - избыточное поступление в акваторию азота и фосфора в результате смыва с удобряемых полей, с коммунальными стоками городов и отходами некоторых предприятий. Из-за биогенных элементов в море органические вещества не полностью перерабатываются, а из-за недостатка кислорода они начинают разлагаться, выделяя губительный для морских обитателей сероводород.
Вторая значимая проблема Балтики – загрязнение воды нефтью. С различными стоками в акваторию ежегодно попадают тысячи тонн нефти. Третья проблема акватории Балтийского моря - накопление тяжелых металлов. Ртуть, свинец, медь, цинк, кобальт, никель попадают в основном в воды Балтики с атмосферными осадками, остальная часть попадает при прямом сбросе в акваторию или с речным стоком бытовых и промышленных отходов.
Десятилетиями в Балтике практиковалось затопление и захоронение устаревших бомб, снарядов, химических боеприпасов. Больше полувека боеприпасы лежат на дне Балтики, создавая потенциальную смертельную угрозу. Металл в морской воде разъедает ржавчина, и отравляющие вещества в любое время могут попасть в воду.