Dans certaines eaux côtières, le taux d'oxygène chute à un niveau si bas que la plupart des animaux ne peuvent y survivre. Ces zones sont appelées zones mortes. Elles se forment lorsque des nutriments en excès, généralement de l'azote et du phosphore provenant de l'agriculture et des eaux usées, alimentent la prolifération d'algues denses. Lorsque les algues meurent et coulent, la décomposition bactérienne consomme l'oxygène dissous plus vite qu'il ne peut être renouvelé.

La stratification de la colonne d'eau empêche le mélange des eaux de surface riches en oxygène avec les profondeurs, aggravant ainsi le problème. La zone morte du golfe du Mexique, alimentée par le fleuve Mississippi, est l'une des plus vastes et des plus étudiées. Des phénomènes similaires existent en mer Baltique, dans la baie de Chesapeake et dans de nombreux autres écosystèmes riches en nutriments à travers le monde.

Les animaux mobiles fuient ; les organismes sessiles meurent. La pêche et les services écosystémiques sont affectés. La réduction des apports de nutriments par une meilleure gestion des engrais, le traitement des eaux usées et la restauration des zones humides qui interceptent ces nutriments constituent la principale solution à long terme. Un suivi saisonnier permet de contrôler l’étendue et l’intensité des zones mortes chaque année.

Une zone morte peut s'étendre sur des milliers de kilomètres carrés pendant l'été et se réduire à nouveau avec les tempêtes d'automne.