منابع اصلی تهدید کننده محیط زیست دریای خزر عبارتند از:

1-نوسانات سطح آب دریا:  سطح آب دریا در طی دوران های مختلف نوسان داشته است. دردوره هایی این سطح بسیار پائین بوده و دردوره هایی دیگر بالا آمده است. این فرآیند که همواره زمانبر بوده، سبب بروز تغییرات زیست محیطی و دگرگونی در فعالیت های اقتصادی این دریا شده است. یکی از ادوار بلند کاهش سطح آب دریای خزر که پس از دهه 1930 آغاز شد، مصادف با زمانی است که طرح های صنعتی و کشاورزی شوروری به اجرا در آمدند. همچنین تغییر بستر برخی از رودخانه ها، ایجاد دریاچه های مصنوعی، سدها، آب بندها و افزایش فعالیت انسان هادر این مناطق موجب کاهش سطح آب دریای خزر به پائین ترین میزان (19 متر پائینتر از سطح دریاهای آزاد) تا سال 1977 شد. اما از سال 1978 برخلاف پیش بین یهای قبلی مبنی بر ادامه روند کاهش سطح آب، تا سال 2000 تراز آب دریا روند افزایش خود را آغاز کرد و بطور متوسط ساللانه 15 سانتی متر به سطح آب اضافه شد. چنین وضعی تا سال 1995 ادامه داشت و از این سال پس روی آب خزر مشاهده شد. بالا آمدن آب خسارات زیست محیطی و اقتصادی زیادی را به کشورهای ساحلی تحمیل کرد، از جمله باعث انتقال مواد آلوده کننده صنایع و تولیدات نفتی در مناطق ساحلی به دریا و کاهش مواد غذایی ماهیان گردید. یکی دیگر از مسائل مهم دریای مازندران که به مشکل بزرگی تبدیل شده نوسانات سطح آب آن است. در دوره های زمانی متفاوت سطح آب دریا کاهش و افزایش دارد. آخرین سیکل این تغییرات از سال1356 شمسی آغاز شده و تا کنون دریای مازندران به روند بالا آمدن آب خود ادامه داده است. قبل از این دوره از سال 1308 تا 1356 سیکل کاهش ارتفاع آب جریان داشتکه به دلیل عمق کم در سواحل شمالی و شرقی در فاصله این دوره یک جابجایی 180 کیلومتری در خط ساحلی پدید آمد. مشکلات ناشی از آن برای اتحاد جماهیر شوروی موجب گردید تا چند اقدام برای جلوگیری از کاهش ارتفاع آب اتخاذ گردد. منحرف ساختن وانتقال آب از رودخانه هایی که به اقیانوس منجمد شمالی می ریزند به سمت جنوب و به مقصد دریای خزر، بستن راه ورود آب به خلیج قره بغاز( این خلیج در کنار صحرای سوزان قره قوم است و بوسیله تنگه باریکی به دریای مازندران مرتبط است و میزان تبخیر در آن بسیار بالاست و سطح آن از سطح دریای خزر پایین تر است)، و بالاخره استفاد ه از پوشش مکانیکی ضد تبخیر و خشکانیدن قسمتهایی از ساحل کم عمق شرقی و شمال شرقی جهت تقلیل سطح تبخیر.  برای مقابله با پیشروی آب دریا که بیشترین خسارات را متوجه کشور ایران و جمهوری آذربایجان نموده و طی سالیان اخیر بسیاری واحدهای مسکونی و اداری و تجاری و صیدگاهها را از بین برده، طرحها و نظرات مختلفی مطرح شده است. از جمله ازبکستان و قزاقستان طرح مشترکی برای احداث یک کانال 300 کیلومتری بین دریای مازندران و دریاچه آرال جهت انتفال آب به آن که برخلاف دریای مازندران آب آن کاهش شدیدی حدود 40 درصد مساحت ا ولیه داشته است. ظاهرا کارشناسان ایرانی نیز طرح متقابلی جهت انتقال آب از یکی از نقاط ساحلی به طرف دریاچه نمک یا کویر لوت یا سایر نقاط کم آب از طریق لوله های قطور و پمپاژ قوی و تشکیل دریاچه های مصنوعی ارائه داده اند.

2-مشکلات بوم شناختی: در سالهای اخیر میزان آلودگی و افزایش سطح آب تا حد خطرناکی با یکدیگر منطبق شده اند. تا یک دهه قبل علت اصلی آلودگی آبهای دریای خزر فاضلاب های صنعتی از ساحل بودند که بهدریا ریخته می شدند. توسعه گسترده منابع هیدروکربور مشکلات بزرگتری را برای آینده مطرح می سازد، بخصوص که تولید به دروندریا منتقل شده است. آثار زیانبار زوال زیست محیطی دریای خزر را نباید ناچیز شمرد، بخصوص که سواحل خزر توان بالقوه غیر نفتی مهمی را نیز دارد. ایران در منطقه خزر،  باو جود آنکه تنها 4 درصد از کل خاک کشور را در بر می گیرد و هیچ گونه بهره برداری از منابع نفت و گاز واقع در این منطقه از جمله در آبهای آن صورت نمی گیرد، در مقابل 40 درصد از فعالیت های کشاورزی را به خود اختصاص داده است. همچنین در سراسر منطقه ساحلی، بویژه در سمت ایران و روسیه، تعداد زیادی از مردم از طریق ماهیگیری زندگی می کنند. بعلاوه سواحل خزر باعث جذب گردشگرانی از مناطق مختلف می شود. اما با توجه به آلودگی شدیدا در حال گسترش، مردمان کشورهای منطقه خزر در آینده به سختی خواهند توانست از منابع متکی به دریا –که هرکدام توانی بالقوه را برای رشد و توسعه ارائه می دهند- کماکان بهره برداری کنند.

3-مسائل زیست شناختی: از آثار مهم آلودگی آب با منشا نفت یا پساب ها، مشکلات زیست شناختی است که برای موجودات زنده دریایی بوجود می آید. از آنجا که نفت خام یک ماده خالص نیست و در آن انواع هیدروکربورها با تفاوت های فیزیکی و شیمیایی مختلف وجود دارد، هنگامی که دریا را آلوده می سازد به اشکال گوناگون تبلور پیدا می کند که غالبا برای آبزیان مضر است. تعدادی از آنها که سبکترند، بسرعت تبخیر می شوند و هوا را آلوده می سازند. بخشی دیگر بصورت ذرات معلق در دریا شناور باقی می مانند که گاهی ماهیان آنها را می خورند و دچار مسمومیت می شوند. قسمت هایی از نفت جذب پوست آبزیان دریا می شود و تعدادی نیز رسوب کرده و باعث آلودگی موجودات کف زی می گردد. قسمتی نیز به شکل لایه نازکی در سطح دریا قرار گرفته از نفوذ نور خورشید می کاهند. بالاخره بخشی نیز بصورت توده هایی در می آیند که در اثر جریان آب و باد بطرف ساحل رفته و سبب آلودگی آن می شوند.

سرازیر شدن انواع پسابهای صنعتی بویژه نفت و فراورده ها و سموم، ضمن آلوده ساختن آب دریا، حیات آبزیان را نیز به خطر انداخته است. به گزارش سازمان شیلات آذربایجان به گزارش سازمان شیلات جمهوری آذربایجان صید انواع آبزیان بویژه ماهی خاویار، به شدت کاهش یافته و به علاوه کمیته اکولوژی و محیط زیست جمهوری یاد شده اخیرا هشدار داده که نسل آبزیان دریای مازندران در مخاطره است و نبودن نظارت دقیق صید قاچاق را در جمهوری های تازه استقلال یافته افزایش داده است. در مورد ماهیان و منابع زیستی این دریا باید افزود که شرایط ویژه اکولوژیک و مهاجر بودن ماهیان این دریا ایجاب میکند یک نظام مدیریتی و سهمیه بندی استحصال ماهی اندیشیده شود.

 ماهیان خاویاری تنها گونه آبزی کم نظیر موجود در دریای خزر است که با 100 تا 250 میلیون سال قدمت از عصر ژوراسیک با برخورداری از تکامل فیلوژنی تا کنون در دریای خزر زیست می کند. پس از فروپاشی شوروی، مسئله صید قاچاق انواع ماهیان خاویاری دریای خزر به یکباره افزایش یافت. در جریان سفر ماهی های کوچک از رودخانه ولگا به آبهای سرد و عمیق جنوب خزر در میانه راه قاچاقچیان با استفاده از مواد منفجره نسبت به کشتن و یا بیهوش نمودن ماهی های خاویاری و جمع نمودن آنها با تور های گسترده در مناطقی از داغستان و شمال آذربایجان اقدام می نمایند.   اکنون بیش از 90 درصد ذخایر ماهیان خاویاری دریای خزر به علت صید قاچاق نابود شده است. امروز ذخایر ارزشمند ماهیان خاویاری دریای خزر بیش از هر زمانی در طول چند میلیون سال زیست، با خطر انقراض مواجه است.

4-فعالیت های نفتی و صنعتی: تاکنون مهمترین منبع آلودگی ناشی از نفت در دریای مازندران از حوزه های نفتی در جمهوری آذربایجان بوده است. واگذاری پاره ای امتیازات جهت اکتشاف و شناسایی و استخراج ئیدروکربوری در دریای مازندران خطرات ناشی از به هم خوردن اکوسیستم و محیط زیست دریایی را به شدت افزایش می دهد.

 4.   رسیدگی به مسائل زیست محیطی دریای مازندران بر اساس ترتیبات منطقه ای

 برای اشاره مجدد به اهمیت مباحث مربوط به حمایت و حفاظت از محیط زیست و اکوسیستم زمین کافی است یاد آور شویم که با توجه به اقدامات عراق در جنگ کویت علیه محیط زیست منطقه خلیج فارس، کمیسیون حقوق بین الملل سازمان ملل متحد در قالب طرح جنایات علیه صلح و امنیت بشریت، استفاده از وسایل جنگی را که به منظور وارد آوردن خسارات شدید، گسترده و دراز مدت بر محیط طبیعی زیست به کار برده می شوند یا امکان دارد چنین آثاری داشته باشند، جنایت جنگی بسیار مهم تلقی می نماید. خوشبختانه در مورد دریای مازندران با توجه به فضای مسالمت آمیز و روح همکاری و همزیستی موجود میان دولتهای ساحلی، احتمال برخورد مسلحانه بسیار بعیدی می نماید. ولی بدون استفاده از وسایل جنگی نیز خسارات شدید ، گسترده و دراز مدت بر محیط طبیعی زیست امکان پذیر است، در صورتی که دولتهای منطقه در یک ترتیبات سنجیده و اصولی به همکاری نپردازند. بویژه اینکه دریای مازندران ویژگی های منحصر به فردی دارد که مهمترین آنها بسته بودن آنست. البته در این مورد کنوانسیون حقوق دریاها توجه داشته است.