Ô nhiễm nhựa từ việc vứt rác nhựa trái phép gây rủi ro cho sức khỏe đối với động vật hoang dã. Động vật thường nhầm lẫn nhựa là thức ăn, dẫn đến bị vướng ruột. Các hóa chất phân hủy chậm, như biphenyls polychlorin hóa (PCB), nonylphenol (NP) và thuốc trừ sâu cũng được tìm thấy trong nhựa, có thể thải ra môi trường và sau đó cũng bị động vật hoang dã nuốt phải.[37]

Rachel Carson, một nhà môi trường đáng chú ý trong những năm 1960, đã cung cấp một trong những nghiên cứu quan trọng đầu tiên về hậu quả liên quan đến việc ăn hóa chất trong động vật hoang dã, đặc biệt là chim. Trong tác phẩm Silent Spring, cô đã viết trên DDT, một loại thuốc trừ sâu thường được sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp của con người. Những con chim ăn những con bọ bị nhiễm độc có nhiều khả năng đẻ ra trứng với vỏ mỏng và yếu.[38]

Những hóa chất này cũng đóng một vai trò đối với sức khỏe con người, vì tiêu thụ thực phẩm bị nhiễm độc (trong các quá trình gọi là ngưng tụ sinh học và tích lũy sinh học) có liên quan đến các vấn đề như ung thư,[39] rối loạn chức năng thần kinh,[40] và thay đổi nội tiết tố. Một ví dụ nổi tiếng về quá trình ngưng tụ sinh học ảnh hưởng đến sức khỏe trong thời gian gần đây là sự gia tăng phơi nhiễm với hàm lượng thủy ngân cao nguy hiểm trong cá, có thể ảnh hưởng đến hormone giới tính ở người.[41]

Trong nỗ lực khắc phục thiệt hại do nhựa xuống cấp chậm, chất tẩy rửa, kim loại và các chất ô nhiễm khác do con người tạo ra, chi phí kinh tế đã trở thành mối lo ngại. Đặc biệt là rác trên biển rất khó để quan sát và đánh giá.[42] Các nhà nghiên cứu tại Viện Thương mại Thế giới ước tính rằng chi phí cho các sáng kiến dọn dẹp (cụ thể là trong hệ sinh thái đại dương) đã lên đến mứcl gần 13 tỷ đô la Mỹ mỗi năm.[43] Mối quan tâm chính bắt nguồn từ môi trường biển, với những nỗ lực dọn dẹp lớn nhất tập trung xung quanh các bãi rác trên đại dương. Năm 2017, một đảo rác có kích thước cỡ Mexico đã được tìm thấy ở Thái Bình Dương. Người ta ước tính đảo rác này có kích thước lên tới một triệu dặm vuông. Trong khi đảo rác này chứa các ví dụ rõ ràng hơn về rác (chai nhựa, lon và túi), các vi mạch nhỏ gần như không thể được dọn sạch.[44] National Geographic báo cáo rằng thậm chí nhiều vật liệu không phân hủy sinh học đang tìm đường vào môi trường dễ bị tổn thương - gần ba mươi tám triệu mẩu rác mỗi năm.[45]

Các vật liệu không bị phân hủy cũng có thể đóng vai trò là nơi trú ẩn cho các loài xâm lấn, chẳng hạn như giun ống và hàu. Khi hệ sinh thái thay đổi để đáp ứng với các loài xâm lấn, các loài cư trú và sự cân bằng tự nhiên của tài nguyên, sự đa dạng di truyền và sự phong phú của loài bị thay đổi.[46] Những yếu tố này có thể hỗ trợ các nền kinh tế địa phương trong cách săn bắn và nuôi trồng thủy sản, vốn phải chịu đựng sự thay đổi trên.[47] Tương tự, các cộng đồng ven biển phụ thuộc nhiều vào du lịch sinh thái sẽ mất doanh thu nhờ sự tích tụ ô nhiễm, vì các bãi biển hoặc bờ biển của họ không còn hấp dẫn đối với du khách. Viện Thương mại Thế giới cũng lưu ý rằng các cộng đồng thường bị các tác động của phân hủy sinh học kém gây ảnh hưởng là các nước nghèo hơn, vốn không có tiền để trả cho việc dọn dẹp rác.[43] Trong một hiệu ứng vòng phản hồi tích cực, đến lượt họ sẽ gặp khó khăn trong việc kiểm soát các nguồn ô nhiễm mà chính họ gây ra.[48]