Temperaturen varierar med årstiderna. Temperaturen påverkar alla fysiologiska processer och de flesta organismer växer fortast i varmare vatten. Under sommaren uppstår ofta ett så kallat temperatursprångskikt (termoklin) mellan det varmare, lättare ytvattnet och det svalare, tyngre bottenvattnet. I grunda områden kan temperaturen förändras snabbt på grund av vädret.
Salthalten avgör vilka arter som kan leva i Östersjön. Östersjön är världens näststörsta brackvattenbassäng, vilket innebär att vattnet är en blandning av sött och salt vatten. Det salta vattnet kommer in via de danska sunden, medan sötvattnet rinner ut i Östersjön via floderna. De flesta arterna trivs bäst i antingen sött eller salt vatten, inte i det bräckta vatten vi har i Östersjön. Endast relativt få arter har anpassat sig till brackvattnet och därför är artantalet i Östersjön lågt.
Syre är livsviktigt för allt liv i havet. Syre produceras av växter och alger, och förbrukas genom respiration och nedbrytning. Östersjön lider av syrebrist. Övergödningen leder till mera algblomningar och när dessa sjunker till bottnen och bryts ner, förbrukas stora mängder syre. Det begränsade vattenutbytet i Östersjön bidrar också till låga syrehalter i bottenvattnet. Då syrehalten sjunker under 4 mg/l påverkas djurens beteende. Då syrehalten sjunker under 2 mg/l talar man om hypoxi och många arter börjar dö. Då syrehalten sjunker till noll, är vattnet anoxiskt och endast anaeroba mikroorganismer kan överleva.
Klart vatten har låg grumlighet (turbiditet), medan grumligt vatten har hög grumlighet. Grumligheten kan öka på grund av algblomningar, störtregn som hämtar stora mängder sediment via floderna eller stormar som rör upp sediment från havsbottnen. I klart vatten kan ljuset nå längre ner, vilket betyder att till exempel sjögräs och blåstång kan växa på större djup. Detta kan användas som en indikator på hur havet mår – ju klarare vattnet är, desto djupare ner kan växterna växa.
pH beskriver vattnets surhet. Ute i oceanerna är pH kring 8, medan pH i Östersjöns brackvatten är lite lägre. I grunda vatten är pH vanligen högre än i djupa vatten. Havsförsurningen (lägre pH) är ett problem kopplat till klimatförändringen. Då vi bränner fossila bränslen, kommer koldioxid ut i atmosfären. En del av denna koldioxid löser sig i havsvattnet och gör vattnet surare. Lågt pH gör det svårare för musslor att bygga skal och det är som om djuren i havet skulle lida av osteoporos (benskörhet).