Marmara Denizi'nin kirlenmesinin başlıca nedenleri şunlardır: Sanayi ve evsel atıklar: Tekirdağ, İstanbul, İzmit gibi bölgelerdeki sanayi tesisleri ve kentsel alanlar, arıtılmamış atıklarını denize boşaltmaktadır. Tarım faaliyetleri: Tarımda kullanılan kimyasal ilaçlar ve gübreler, yüzey sularıyla denizlere taşınmaktadır. Gemi kaynaklı kirlenme: Sintine, balast suyu ve kimyasal yük taşıyan gemiler deniz kirliliğine neden olmaktadır. Derin deniz deşarjı: Arıtılmamış atıkların Karadeniz'e ulaşması umuduyla yapılan deşarjlar, denizin kirlenmesini artırmaktadır. Nüfus artışı: Bölgedeki hızlı nüfus artışı, evsel atık miktarını artırarak deniz kirliliğini tetiklemektedir. Bu faktörler, denizin doğal dengesini bozarak ekosistemin kendisini yenileyemez hale gelmesine yol açmaktadır.