物理淨化主要發生於河口和內灣。徑流帶入的汙染物受海水稀釋，汙染物不斷向外海擴散，一些雜質被吸附在固態物體上，另一些沉澱在水底，具揮發性的汙染物還可以逐漸氣化，這都使水體不斷淨化。淨化速度主要取決於水平流動和湍流擴散等物理過程的快慢。
化學淨化主要是汙染物在海水中發生氧化還原、化合分解、吸附凝聚、交換和絡合等化學反應轉變成無害物質甚至消失。如有機汙染物經氧化還原作用最終生成二氧化碳和水等；汞、鎘、鉻、銅等金屬離子在海水酸堿度和鹽度變化影響下，離子價態可發生改變，從而改變毒性或由膠體物質吸附凝聚共沉澱於海底。
生物淨化是通過微生物和藻類等生物代謝作用，將汙染物質降解或轉化成低毒或無毒物質。例如，將甲基汞轉化為金屬汞，將石油烴氧化成二氧化碳和水。
由於海洋遼闊，自淨能力也大，人們一直把它看成是天然的最大淨化池而任意傾廢或排汙，但海洋的自淨能力並不是沒有限製的。為了合理利用海洋環境自淨功能，保護和改善海洋環境，研究和掌握海洋環境自淨機理，是海洋環境科學研究的一項重要任務。
海洋鑽孔生物海洋鑽孔生物是能夠穿鑿海洋中的木船、木竹建築、紅樹、岩石、珊瑚礁以及貝殼等物體的海生生物。它們鑽孔的目的有的是為了填飽肚子；有的是為了躲避其他動物的侵害。海洋中會鑽孔的動物有海綿動物、環節動物的多毛類、軟體動物的雙殼類、節肢動物的甲殼類、苔蘚動物和棘皮動物的一些種類，其中以雙殼類和甲殼類最為重要，危害也最大。海綿類中的穿貝海綿、多毛類中的某些才女蟲和一些苔蘚動物經常穿鑿扇貝、牡蠣等經濟貝類，使其生長受到影響。棘皮動物中的球海膽等能用堅硬的棘穿鑿珊瑚礁等。軟體動物中的住石蛤、鑽岩蛤、石蟶等以及海筍科中的許多種類都能穿鑿岩石、珊瑚礁和貝殼等。軟體動物雙殼類的船蛆科、甲殼類中的蛀木水虱等穿鑿木材並以木材為餌料，會嚴重破壞木船和海港、碼頭的木、竹設施。
海洋鑽孔生物中研究最多的是船蛆科生物，一共有60多種，中國沿海已發現10多種。海洋鑽孔生物長期地在木、竹中生活，它們的貝殼已經退化，僅剩下很小一部分包裹在身體前麵，成為鑽洞的工具。船蛆、馬特海筍、蛀木水虱和光背團水虱等4類代表性物種在我國沿海最為常見。防除海洋鑽孔生物的方法有：船隻定期上岸，用手工清除汙物、用淡水衝洗；用煙熏火烤，烤幹後表麵塗刷配製石灰水；船在海中航行一段時間後，再到江河淡水中航行一段時間；用鉛包覆木船的船底；船體塗刷防汙漆；焦油壓入木材等。
入海河口生態係統河口是地球上海水和淡水交彙和混合的、介於陸海兩類生態係統之間的交界地帶。河口生態係統是河口環境生物群落與周圍環境相互作用構成的自然係統，具有相對穩定功能並能自我調控。就入海河口而言，它是一個半封閉的海岸水體，與海洋自由溝通，海水在其中被陸域來水所衝淡。
根據動力條件和地貌形態的差異，一般把河口分為河流近口段、河口段和口外海濱。河流近口段以河流特性為主，口外海濱以海洋特性為主，河口段的河流因素和海洋因素則強弱交替地相互作用，有其獨特的性質。
河口的主要特征之一是鹽度的變化，漲潮時鹽度增高，退潮時鹽度降低；雨季時鹽度近似於淡水，幹季時近似於海水。因為冬季河水較海水冷而夏季較海水暖，所以河口區溫度變動較沿海和外海大。河口的水中含有一定量的泥沙，透明度比外海水域低。
河口的底質往往被泥沙覆蓋，底泥中含有豐富的、主要來自沿潮線以上的植物等的有機碎屑。這些植物主要由溫帶區沼澤草地的水草和蘆葦或熱帶區的紅樹所組成。河口動物主要來自海洋，許多淺海種類，即生活在大陸架淺水域的種類，在洄遊入海前把河口作為索餌場。