I åpent hav finner vi evertebrater (virvelløse dyr) som zoolankton. I kystnære farvann kan de også være knyttet til bunnsubstratet, enten på havbunnen eller i tidal sonen. Det kan være stor variasjon i evertebrat- og fiske-samfunn i forskjellige områder, og distribusjonen avhenger ofte av dybde, sesong og nærinstilgang.

Felles for evertebrater og fisk er at de puster med gjeller og at de derfor kan ta opp vannløselige oljekomponenter over gjelle-epitelet. Toksiteten (giftigheten) til forskjellige oljetyper på evertebrater og fisk er derfor avhengig av vannløseligheten til komponenetene, konsentrasjone de eksponeres for, og toksisiteten til de vannløselige komponenetene. Når det gjelder toksisiteten av aromatiske hydrokarboner, så øker denne med økende molekylvekt. Når det gjelder vannløseligheten, så er imidlertid det inverse tilfelle, slik at de store molekylene er minst vannløselige, og derfor også minst tilgjengelige for fisk og evertebrater. Fordi evertebrater og fisk sjelden oppholder seg i overflaten er de imidlertid mindre sensitive ovenfor olje som flyter på overflaten. Konsentrasjoner av de hydrokarboner som forårsaker toksiske effekter i åpent farvann reduseres raskt under oljeflak, og effekter på evertebrater og fisk er derfor avhengig av hvor dypt under flaket de befinner seg.

Evertebrater og fisk eksponeres også for dispergert olje (oljedråper i vannet) via opptak gjennom munn og påfølgende absorpsjon gjennom tarm, eller med vannløselige fraksjon gjennom opptak i tarmen, eller petrogene hydrokarboner kan overføres mellom trofiske nivå i et næringsnett, ved at predatorer spiser byttedyr som har akkumulert hydrokarboner.

Ved store konsentrasjoner kan eksponering for olje være akutt dødelig, mens ved lavere konsentrasjoner kan olje medføre såkalte subletale (ikke-dødelige) effekter som påvirker biokjemiske og fysioogiske prosesser og adferd til både evertebrater og fisk. Av fysiologiske effekter kan nevnes redusert hjertefrekvens, forandrede blodparametre (blodceller, hormon-nivåer etc.), og salt-balanse.

Når det gjelder effekter på adferd er det ved flere anledninger vist at eksponering for toksiske komponenter påvirker nedgravings-og antipredator-adferd hos krabbe, noe som gjør dyrene til lettere bytte for predatorer. Toksiske komponenter blir derved overført til høyere trofiske nivå. Andre adferdstyper som er rapportert påvirket er næringssøk og reproduktiv adferd.

Eksponering for oljekomponenter er også vist å påvirke reproduktive parametre, som redusert egg-produksjon, økt sterilitet, og dårligere overlevelse hos avkom.

Både hos evertebrater og fisk er det påvist at egg og larvestadium er mer følsomme enn de voksne utviklingstadiene. Det er vist at fiske-larver er omlag 10 ganger mer følsomme enn voksne individer, og det er vist at de tidligere embryo-stadiene er mest følsomme, og at embryoet blir stadig mer motstandsdyktig intil klekking. Etter klekking er det påvist økende følsomhet inntil plommesekken er absorbert. Hos larver av fisk er det påvist at olje-eksponering har medført morfologiske skader og redusert vekst. Også hos voksen fisk er det vist at eksponering for olje-komponeneter kan føre til morfologiske skader (gjeller, tarm, pancreas, ryggvirvel, hjerne). Disse morfologiske skade-effektene oppstår ofte ved eksponering for konsentrasjoner langt under dødelig dose.

De fleste subletale effekter har blitt rapportert etter eksponering for hydrokarbon-konsentrasjoner mellom 0.1 - 1 ppm ("parts per million", dvs en milliontedel). Slike konsentrasjoner opptrer imidlertid bare i de øverste vannmengder nærmest oljeflaket. Unntak kan være grunne farvann der strøm og dybde-forhold kan forårsake høye konsentrasjoner av vannløselige fraksjoner, eller i fjæresonen der oljen kan legge seg på substratet.

Det er også vist at miljøfaktorer som temperatur og salinitet (saltinnhold i vannet) påvirker effektene av de toksiske komponentene. Det er for eksempel rapportert at laksefisk er to ganger mer følsom i saltvann i forhold til ferskvann. Årsaken til dette er at de toksiske komponentene påvirker saltbalansen (osmoreguleringen). For å opprettholde saltbalansen drikker fisk sjøvann og skiller ut salter over gjellene. Det er vist at oljekomponenter forårsaker skade på gjelle-epitel og påvirker transport-mekanismene for utskilling av salter. Eksponering or ekstreme temperaturer, redusert mattilgang, sykdom og parasiterer også vist å øke følsomheten hos fisk for de giftige komponentene i olje.

Både evertebrater og fisk akkumulerer petrogene hydrokarboner i forskjellige organer. Raten og mengden av opptak er avhengig av eksponerings-konsentrasjon, de enkelte forbindelsene og fett-innhold. Hydrokarboner er fettløselige og akkumuleres derfor best i fettrike vev. Det er vist at aromater med høy molekylvekt lagres lettest, men en skal merke seg at i vann er disse minst tilgjengelig.

De aller fleste arter av evertebrater og fisk har enzym-system, kjent som MFO-system, som metaboliserer og avgifter (detoksifiserer) de fettløselige hydrokarbonene. Disse detoksifiserings-systemene finnes i de fleste vev, men i størst grad i lever. Imidlertid kan effektiviteten i MFO-systemet variere melllom arter, og generelt er enzym-systemet mer effektive hos fisk enn hos evertebrater. Enzym-aktiviteten øker ved eksponering, som en tilpasning til å øke metabolisering og utskilling. Generelt er metabolittene mindre toksiske, men metaboliserings-prosessen kan paradoksalt nok føre til at noen forbindelser blir mindre utskillbare, at de blir mer carcinogene, toksiske eller det kan dannes mutagene (kreftfremkallende) metabolitter som bindes til DNA. Utskilling av lav-molekyl aromater kan i tillegg skje via gjeller.

Det er viktig å merke seg at det ofte er store artsforskjeller med hensyn til effekter av oljeforurensing. Dette skyldes artsforskjeller i biokjemiske og fysiologiske prosesser, og antakelig spiller deres evne til å detoksifisere og utskille toksiske komponenter en viktig rolle.

Mens endel everebrater kan unngå olje ved å grave seg ned, har andre ingen mulighet til å komme seg bort fra forurensingen. Fisk kan aktivt unngå olje, antakelig som følge at de lukter oljen. Det er f.eks. vist at lakse-yngel (pink salmon) har ungått konsentrasjoner på 1% av LC50 (konsentrasjonen som dreper 50% av de eksponerte dyrene i en gruppe).

Det er vist at zooplankton-populasjoner og -samfunn som eksponeres for olje i stor gad rehabiliteres over tid. Dette skyldes i hovedsak at artene har stor utbredelse og rask generasjonstid, og derfor raskt er i stand il å invadere områdene når konsentrasjonene av de toksiske komponentene er lave. Benthos-samfunn kan være mer sårbare fordi det kan skje deponering og påfølgende utsig av olje fra bunn-sedimenter. I grunne farvann kan konsentrasjonene av de toksiske forbindelsene være forhøyede, og oljen kan bli liggende i fjæresonen og gi en kronisk forurensings-situasjon. Dette vil kunne hindre nyrekruteringen. Også når det gjelder effekter på benthos-organismer er det stor variasjon mellom artene; amfipoder og decapoder relativt følsomme, mens isopoder generelt er relativt moststandsdyktige.

Når det gjelder fisk så har felt-undersøkelser generelt ikke påvist store effekter av oljeforurensing.

Hos fisk er det vist at olje som akkumuleres kan sette både smak og lukt på fisken. Det betegnes som "tainting", og det er vist at profesjonelle smakere kan detektere nivåer mellom 10 - 30 ppm, og at konsentrasjoner i sedimentene på 0.001 - 0.02 ppm har ført til smaksfordervelse. Dette er en faktor som kan ha betydning i forbindelse med kommersiell omsetning av fisk.

Videre til effekter på fugl