原油中含有石油气、苯、芳香烃和硫化氢等物质，原油污染进一步扩大后还造成对生态和环境更为严重和持续的破坏。原油与海水混合后，改变了海水的理化参数，如海水的颜色、透明度等，因而会改变海洋生物原有的栖息、生长环境，逼迫它们要么迁徙，要么呆在原地被毒死。

清除泄漏原油的方式有三大类，物理的、化学的和生物的。

物理的方法有，用抽吸机吸油，用水栅和撇沫嚣刮油，用油缆阻挡石油扩散。英国有人发明了一种用机编禾草排治理原油污染的方法，不仅能防止原油在海中扩散，而且能吸收比自身质量多15倍的原油。禾草中又以大麦秸秆治污最为有效。

目前，墨西哥湾的泄漏原油已经在用水栅和油缆围阻起来，但由于风浪较大，这种清除方法的效果可能并不显著。另一方面，就是把围起来的原油进行焚烧，也可以清除一部分原油。过去的经验表明，焚烧可以烧掉约50％的原油。但是，燃烧原油会引起更大的污染。

化学的方式主要是采用清除剂或分散剂，把原油分解，使其形成能消散于水中的微小颗粒。分散荆将原油分解成细小的油滴，油滴随后融入海水的上层结构。经过分散的原油不会沉到海底，而是在海水表层下方形成一个由油滴组成的羽状或云状结构，让原油得到迅速稀释。通过风和海浪的作用，油滴在水层中扩散，因而最大可能地减少对鱼类、乌类、船只和海岸的附着。细小的油滴随后可被水层中的自然界微生物吃掉，从而消失在生态系统当中。这种方法实际上是化学和生物清除法的结合。

生物清除方法是采用微生物，如嗜油茵吃掉原油，或用一些植物来吸附原油。一些嗜油细菌，如假单胞菌属(Pscudomonas)、微球茵属(Micrococcus)，可以在实验室里大量繁殖，然后再喷洒到海面原油上。这些细菌可以较快覆盖海面，把石油吃掉。同时也可以用这类细菌清除地面的原油污染。但是，细菌吃掉原油也是相对的，它们不可能完全吃掉原油。而且，当石油和水彻底混合在一起时，会发生乳化作用，像黏稠的巧克力奶酪冻一样。这种混合物不会像正常石油一样蒸发得那么快，也不客易清洗掉，更不容易被嗜油菌吃掉，还不容易燃烧掉。

植物吸附原油则处于尝试阶段。例如，可以用多年生草本植物来吸附土壤中的原油，但只能部分吸附，不能彻底清除泄漏到土壤中的原油。