Попадання нафти та її компонентів у довкілля викликає зміну фізичних, хімічних та біологічних характеристик навколишнього середовища та порушує перебіг природних процесів. У тому числі, утворюються більш токсичні, канцерогенні сполуки, що мають мутагенні властивості.
Крім зовнішнього впливу нафту може потрапити до шлунка тварини, стати причиною кровотеч, хвороби нирок, печінки, відмови внутрішніх органів. Вдихання парів нафтових випарів викликають легеневі хвороби. Це особливо небезпечно для морських тварин, що знаходяться поблизу великих нафтових плям.
Нафта утворює токсичні емульсії, які викликають ядуху у живих організмів. Нафтопродукти, що потрапляють у водну середа, можуть руйнуватися мікроорганізмами, хоча цей процес йде досить повільно. Нафтопродукти можуть накопичуватися на дні водойм, це призводить до вторинного забруднення довкілля.
Концентрація нафти в воді 20-30 мг/дм3 викликає порушення умовно-рефлекторної діяльності, вища – загибель риб. Особливу небезпека представляють нафтенові кислоти, що містяться в нафті та нафтопродукти (їх концентрація в воді 0.3 мг/дм3 смертельна для гідробіонтів).