Naftos išsiliejimai dėl sugadintų tanklaivių, vamzdynaiarba naftos gręžimo įrenginiai jūroje dažnai daro tiesioginę ir ilgalaikę žalą aplinkai, kuri gali tęstis dešimtmečius. Tai yra viena iš pastebimiausių išsiliejusių aplinkų žalos sričių:
Paplūdimiai, pelkės ir trapios vandens ekosistemos

Naftos išsiliejimai padengia viską, ką jie liečia, ir tampa nepageidaujamomis, bet ilgalaikėmis kiekvienos įeinančios ekosistemos dalimis. Kai naftos pylimas iš didelio išsiliejimo pasiekia paplūdimį, aliejaus sluoksniai priglunda prie visų uolienų ir smėlio grūdų. Jei aliejus plaunamas į pakrančių pelkes, mangrovių miškus ar kitas šlapžemes, pluoštiniai augalai ir žolės sugeria aliejų, tai gali pakenkti augalams ir padaryti teritoriją netinkamą, nes laukinės gamtos buveinė.
Kai nafta ilgainiui nustoja plūduriuoti vandens paviršiuje ir pradeda grimzti į jūrinę aplinką, ji gali padaryti panašų žalą Poveikis pažeidžiamoms povandeninėms ekosistemoms, žudantis ar užteršdamas žuvis ir smulkesnius organizmus, kurie yra pagrindiniai pasaulio maisto saitai grandine.
Nepaisant didžiulių valymo pastangų, pavyzdžiui, po 1989 m. „Exxon Valdez“ išsiliejusio naftos, pavyzdžiui, 2007 m Vandenyno ir atmosferos administracija (NOAA) nustatė, kad 26 000 galonų naftos vis dar buvo įstrigę smėlyje palei Aliaską kranto linija.Tyrimą atlikę mokslininkai nustatė, kad naftos produktų likutis mažėjo mažiau nei 4 procentais per metus.
Paukščiai

Aliejumi padengti paukščiai yra universalus žalos aplinkai simbolis, padarytas išsiliejus naftai. Kai kurios kranto paukščių rūšys gali pabėgti persikėlusios, jei laiku pajunta pavojų, tačiau jūriniai paukščiai, kurie plaukia ir neria maistui, greičiausiai bus užpilti aliejumi po išsiliejimo. Naftos išsiliejimai taip pat kenkia lizdų auginimo vietoms ir gali sukelti rimtų ilgalaikių padarinių visoms rūšims. 2010 m. „BP Deepwater Horizon“ naftos išsiliejimas Meksikos įlankapavyzdžiui, įvyko daugelio paukščių ir jūrų rūšių poravimosi ir lizdavimo sezono metu, o ilgalaikiai šio išsiliejimo padariniai aplinkai nebus žinomi metų metus. Naftos išsiliejimas gali sutrikdyti migracijos planus užteršdamas teritorijas, kuriose paprastai sustoja migruojantys paukščiai.
Net nedidelis aliejaus kiekis gali būti mirtinas paukščiui. Padengdamas plunksnas, aliejus ne tik nebeleidžia skristi, bet ir sunaikina natūralią paukščių hidroizoliaciją ir izoliaciją, palikdamas juos pažeidžiamus hipotermijos ar perkaitimo. Kadangi paukščiai pašėlusiai apsimeta savo plunksnomis, kad atstatytų savo natūralų apsaugą, jie dažnai nuryja aliejų, kuris gali smarkiai pažeisti jų vidaus organus ir sukelti mirtį. Geriausias „Exxon Valdez“ naftos išsiliejimo vertinimas yra tas, kad per jį žuvo 250 000 jūros paukščių.
Jūros žinduoliai

Naftos išsiliejimas dažnai žudo jūros žinduolius, tokius kaip banginiai, delfinai, ruoniai ir jūros ūdros. Aliejus gali užkimšti banginių ir delfinų pylimus, todėl jiems neįmanoma tinkamai kvėpuoti ir sutrikdomas jų bendravimas. Aliejus padengia ūdrų ir ruonių kailį, todėl juos pažeidžia hipotermija.
Net jei jūrų žinduoliai išvengia tiesioginių padarinių, išsiliejusi nafta gali užteršti jų maisto atsargas. Jūros žinduoliai, valgantys žuvį ar kitą maistą, paveiktą išsiliejusio aliejaus, gali būti apsinuodyti aliejumi ir mirti arba patirti kitų problemų.
„Exxon Valdez“ naftos išsiliejimas užmušė 2800 jūrinių ūdrų, 300 uosto ruonių ir iki 22 žudikų banginius.Po Exxon Valdez išsiliejimo mokslininkai pastebėjo didesnį jūrinių ūdrų ir kitų rūšių, kurias paveikė išsiliejimas, žūtį ir pritrenktą augimą ar kitokią žalą tarp papildomų rūšių.Praėjus trisdešimt penkeriems metams po nelaimės, tyrėjai nustatė, kad princas Williamas Sound Atrodo, kad ekosistema galutinai atsigavo, o lokalinis poveikis jūrinėms ūdroms, atrodo, buvo išspręsta.
Žuvis

Naftos išsiliejimai dažnai sukelia mirtiną žalą žuvims, vėžiagyviams ir kitoms jūrų gyvybėms, ypač jei aliejus paveikia daugelį žuvų kiaušinių ar lervų. Krevečių ir austrių žvejyba Luizianos pakrantėje buvo viena iš ankstyvų BP Deepwater Horizon naftos išsiliejimo atvejų.Panašiai „Exxon Valdez“ išsiliejimas sunaikino milijardus lašišos ir silkės kiaušinių.„Exxon Valdez“ paveikta žuvininkystė atsigavo per tris dešimtmečius.
Laukinės gyvūnijos buveinės ir veisimosi pagrindai

Ilgalaikė rūšių ir jų buveinių bei lizdų ar veisimosi vietų žala yra vienas iš tolimiausių naftos išsiliejimų padarinių aplinkai. Net rūšys, kurios didžiąją gyvenimo dalį praleidžia jūroje, pavyzdžiui, įvairios jūrinių vėžlių rūšys, turi patekti į krantą lizdus. Jūros vėžliams gali pakenkti aliejus, su kuriuo jie susiduria vandenyje arba paplūdimyje, kuriame deda kiaušinius, jų kiaušiniai gali būti pažeisti naftos ir nesugeba tinkamai išsivystyti, o naujai išperėti vėžliai gali būti sutepti, nes jie skęsta link vandenyno riebus paplūdimys.
Galiausiai naftos išsiliejimo padaryta žala aplinkai priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant išsiliejusio aliejaus kiekį, rūšį ir svorį, išsiliejimo vieta, laukinės gamtos rūšys rajone, veisimosi ciklų ir sezoninių migracijų laikas ir net oras jūroje naftos metu ir po jos išsiliejimas.