Protože se oceán nachází po proudu téměř z každého suchozemského místa, je přijímacím orgánem pro velkou část plastového odpadu vznikajícího na souši. Ve světových oceánech každoročně končí několik milionů tun odpadu, přičemž velkou část z něj tvoří nesprávně odhozené plastové odpadky. V roce 2014 byla zveřejněna první oceánografická studie, která zkoumala množství plastového odpadu v blízkosti hladiny světových oceánů. Odhadovala, že na hladině nebo v její blízkosti plave nejméně 5,25 bilionu jednotlivých plastových částic o hmotnosti zhruba 244 000 tun (269 000 tun). Znečištění oceánů plasty si poprvé všimli vědci provádějící studie planktonu na přelomu 60. a 70. let 20. století a oceánům a plážím je stále věnována největší pozornost těch, kteří studují znečištění plasty a snaží se ho omezit. Bylo prokázáno, že plovoucí plastový odpad se hromadí v pěti subtropických gyrech, které pokrývají 40 % světových oceánů. Mezi tyto gyry, které se nacházejí ve středních zeměpisných šířkách, patří severní a jižní pacifický subtropický gyr, jehož východní „odpadkové skvrny“ (zóny s vysokou koncentrací plastového odpadu cirkulujícího v blízkosti hladiny oceánu) přitahují pozornost vědců a médií. Dalšími gyry jsou severoatlantický a jihoatlantický subtropický gyr a subtropický gyr Indického oceánu.
Znečištění plastem může v oceánu zabíjet mořské savce přímo v důsledku zamotání do předmětů, jako je například rybářské náčiní, ale může zabíjet i v důsledku požití, kdy je zaměněno za potravu. Studie zjistily, že všechny druhy živočichů, včetně malého zooplanktonu, velkých kytovců, většiny mořských ptáků a všech mořských želv, snadno pozřou kousky plastů a odpadky, jako jsou zapalovače, plastové sáčky a víčka od lahví. Sluneční světlo a mořská voda plasty rozkládají a případný rozklad větších předmětů na mikroplasty zpřístupňuje plasty zooplanktonu a dalším drobným mořským živočichům. Tyto malé kousky plastů, které jsou kratší než 5 mm, tvoří značnou část plastového odpadu v oceánech. Do roku 2018 byly mikroplasty nalezeny v orgánech více než 114 vodních druhů, včetně některých druhů vyskytujících se pouze v nejhlubších oceánských příkopech. Do roku 2020 vědci odhadli, že na dně oceánů spočívá nejméně 14 milionů metrických tun (15,4 milionu krátkých tun) mikroplastových částic, a další výzkumy odhalily, že pohyb hlubokomořských proudů vytváří v některých částech oceánů mikroplastová „horká místa“, jako například jedno nacházející se v Tyrhénském moři, které obsahovalo téměř dva miliony kusů mikroplastů na metr čtvereční (asi 186 000 kusů na metr čtvereční).
Kromě toho, že plasty nejsou výživné a jsou nestravitelné, bylo prokázáno, že koncentrují znečišťující látky až milionkrát více, než je jejich obsah v okolní mořské vodě, a následně je dodávají živočišným druhům, které je pozřou. V jedné studii se ukázalo, že hladina polychlorovaného bifenylu (PCB), maziva a izolačního materiálu, který je nyní všeobecně zakázán, se výrazně zvýšila v oleji preenových žláz střihavek pruhovaných (Calonectris leucomelas) poté, co byli tito mořští ptáci krmeni plastovými peletami vylovenými z Tokijského zálivu po dobu pouhého jednoho týdne.
Znečištění plastem má i suchozemské aspekty. Odtokové systémy se zanášejí plastovými sáčky, fóliemi a dalšími předměty, což způsobuje záplavy. U suchozemských ptáků, například u reintrodukovaného kondora kalifornského, byly nalezeny plastové obaly v žaludku a u zvířat, která se běžně živí na skládkách – například u posvátných krav v Indii – došlo k ucpání střev plastovými obaly. Hmotnost plastů není větší než hmotnost ostatních hlavních složek odpadu, ale zabírají neúměrně velký objem. Vzhledem k tomu, že se v obytných oblastech rozšiřují skládky odpadu, chudí lidé, kteří se živí mytím, často žijí v blízkosti hromad zbytků plastů nebo dokonce na nich.
.