Quá trình khử oxy trong đại dương là một tác nhân gây căng thẳng thêm cho sinh vật biển. Quá trình khử oxy ở đại dương là sự mở rộng các vùng tối thiểu oxy trong các đại dương do hậu quả của việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Sự thay đổi diễn ra khá nhanh chóng và gây ra mối đe dọa lớn đối với cá và các loại sinh vật biển khác, cũng như những người sống phụ thuộc vào sinh vật biển để lấy dinh dưỡng hoặc sinh kế.[83][84][85][86] Quá trình khử oxy trong đại dương có ý nghĩa đối với năng suất của đại dương, chu kỳ dinh dưỡng, chu kỳ carbon và môi trường sống của biển.[87][88]

Sự ấm lên của đại dương làm trầm trọng thêm quá trình khử oxy của đại dương và gây căng thẳng hơn nữa cho các sinh vật biển, hạn chế sự sẵn có của chất dinh dưỡng bằng cách tăng sự phân tầng của đại dương thông qua các hiệu ứng về mật độ và độ hòa tan đồng thời làm tăng nhu cầu trao đổi chất.[89][90] Theo Báo cáo đặc biệt năm 2019 của IPCC về Đại dương và Khí quyển trong điều kiện khí hậu thay đổi, khả năng tồn tại của các loài đang bị gián đoạn trên khắp mạng lưới thức ăn đại dương do những thay đổi trong hóa học đại dương. Khi đại dương ấm lên, sự hòa trộn giữa các lớp nước giảm đi, dẫn đến lượng oxy và chất dinh dưỡng cung cấp cho sinh vật biển ít hơn.[91]