Pokud jsou ryby odchytávány rychleji, než se populace stihnou doplnit, výsledkem je nadměrný rybolov. Může snížit biomasu populace, zkrátit věkovou strukturu a změnit genetické složení zbývajících ryb. V závažných případech populace kolísá a rybolov se stává ekonomicky neživotaschopným.

Mezi faktory patří nadměrná kapacita flotily, neúčinná regulace, nezákonný rybolov a dotace, které udržují nerentabilní plavidla v provozu. Dopady na ekosystém sahají i za cílové druhy: potravní řetězce se mění, vedlejší úlovky necílových druhů zvyšují relativní tlak a stanoviště mohou být poškozena rybářským vybavením. Obnova je možná, ale může vyžadovat roky až desetiletí snížení úmrtnosti způsobené rybolovem, zejména u dlouhověkých druhů.

Vědecky podložené limity odlovu, správa založená na právech, chráněné mořské oblasti a lepší monitorování zvrátily nadměrný rybolov v některých regionech. Celosvětově však značná část posuzovaných populací zůstává nadměrně lovena nebo nadále trpí nadměrným rybolovem. Vývoj ovlivňují jak spotřebitelská rozhodnutí, tak mezinárodní spolupráce.

Populace, která kdysi podporovala prosperující rybolov, se může během několika desetiletí nekontrolovaného lovu zredukovat na zbytek.