工业革命以来，人类活动释放的CO2有超过1/3被海洋吸收，使表层海水的氢离子浓度近200年间增加了三成，pH值下降了0.1。作为海洋中进行光合作用的主力，浮游植物的门类众多、生理结构多样，对海水中不同形式碳的利用能力也不同，海洋酸化会改变种间竞争的条件。
浮游植物
由于浮游植物构成了海洋食物网的基础和初级生产力，它们的“重新洗牌”很可能导致从小鱼小虾到鲨鱼、巨鲸的众多海洋动物都面临冲击。此外，在pH值较低的海水中，营养盐的饵料价值会有所下降，浮游植物吸收各种营养盐的能力也会发生变化。而且，越来越酸的海水，还在腐蚀着海洋生物的身体，研究表明，钙化藻类、珊瑚虫类、贝类、甲壳类和棘皮动物在酸化环境下形成碳酸钙外壳、骨架效率明显下降。 由于全球变暖，从大气中吸收CO2的海洋上表层也由于温度上升而密度变小，从而减弱了表层与中深层海水的物质交换，并使海洋上部混合层变薄，不利于浮游植物的生长。
软体动物
一些研究认为，从现在起到2030年，南半球的海洋将对蜗牛壳产生腐蚀作用，这些软体动物是太平洋中三文鱼的重要食物来源，如果它们的数量减少或是在一些海域消失，那么对于捕捞三文鱼的行业将造成影响。
鱼类影响
海洋酸化会阻碍珊瑚礁的生长繁殖，并导致小丑鱼和小热带鱼智商下降。
《美国国家科学院院刊》的最新报道：模拟了未来50～100年海水酸度后发现，在酸度最高的海水里，鱼仔起初会本能地避开捕食者，但它们很快就会被捕食者的气味所吸引──这是它们的嗅觉系统遭到了破坏。
实验表明，同样一批鱼在其他条件都相同的环境下，处于在目前的海水酸度中，30个小时仅有10%被捕获；但是当把它们放置在大堡礁附近酸化的实验水域，它们便会在30个小时内被附近的捕食者斩尽杀绝。
暴雨侵袭
海洋吸收温室气体造成的海水酸化，导致海中大陆架的珊瑚礁大量死亡，而这会造成低地岛国，如基里巴斯和马尔代夫更容易为暴雨所侵害。
人类生计
据估计，在有些水域，海洋的酸度将达到贝壳都会开始溶解的程度。当贝类生物消失时，以这类生物为食的其他生物将不得不寻找别的食物，事实上人类将会遭殃。
联合国粮农组织估计，全球有5亿多人依靠捕鱼和水产养殖作为蛋白质摄入和经济收入的来源，对其中最贫穷的4亿人来说，鱼类提供了他们每日所需的大约一半动物蛋白和微量元素。海水的酸化对海洋生物的影响必然危及这些人口的生计。