Efectul biochimic (microbiologic) al bacteriilor, fungiilor și al altor microorganisme asupra componentelor petrolului este mult mai larg și acoperă o mare varietate de substanțe în comparație cu procesele de evaporare și dizolvare. Cu toate acestea, nu există un singur microorganism capabil să distrugă toate componentele unui anumit tip de țiței. Efectul bacterian este caracterizat printr-o selectivitate ridicată, iar descompunerea completă a tuturor componentelor de ulei necesită acțiunea a numeroase bacterii de diferite tipuri. În acest caz, se formează o serie de produse intermediare, pentru distrugerea cărora sunt necesare organismele lor. Hidrocarburile de parafină sunt descompuse cel mai ușor de bacterii. În consecință, hidrocarburile ciclo-parafinice și aromatice mai stabile dispar din mediul acvatic într-un ritm mult mai lent.
Hidrocarburile petroliere sunt, de asemenea, supuse proceselor de oxidare chimică și fotooxidare, dar aceste procese nu au fost studiate în mod adecvat într-un mediu apos.
Filmul de ulei interferează cu așa-numita aerare, adică Procesul de absorbție a apei de oxigen din atmosferă. Oxidarea poate fi încetinită în apa epuizată cu oxigen ca rezultat al contaminării anterioare. În astfel de condiții, descompunerea bacteriană poate avea consecințe negative, deoarece reduce cantitatea de oxigen dizolvat. Conținând oxigenul în straturile de suprafață ale apei se reînnoiesc în mod constant din cauza contactului cu atmosfera. Cu toate acestea, la o adâncime mai mare de 10 m această reaprovizionare este foarte lentă.
Cu un flux constant de oxigen în rezervor, încetarea aerisirii poate fi fatală pentru lumea vie a rezervorului. Uleiul și produsele petroliere se numără printre substanțele care sunt greu de oxidat de microorganisme, astfel că autocurățirea corpurilor de apă contaminate cu petrol durează mult timp.