溢油污染发生后，石油烃在海面迅速扩散成为一层油膜。在海浪和风力作用下，油膜越来越薄，面积越来越大，这将有利于石油烃形态的转化。石油中一般有30％～40％的可挥发物质，不同种类的石油烃组分不同，蒸发过程也有差异。一般认为沸点低于37℃的石油烃类几天之内就可以全部蒸发掉，并在大气中发生一系列的光氧化分解。而石油中不易蒸发的高沸点组分则残留于海面上，并且相互凝集，最后形成焦油。残留于海面的油膜，在阳光的照射下，也能发生氧化分解。在强光的照射下有少于10％的烃类被氧化为可溶性物质溶于水中。溢油污染发生后，土著石油降解菌倾向于降解易降解组分（如饱和烃及小分子的芳香烃），如果仅仅依赖土著石油降解菌的消耗，溢油的消除可能需要很长的时间。

海洋溢油、钻井泄漏等突发事故的发生造成海洋石油污染的主要途径。据统计，每年海上油井井喷事故和油轮事故造成的溢油量高达2.2×10⁷吨。如1967年3月18日，“托里坎荣”号（TORREY CANYON）溢油事故共泄漏出原油1.19×105吨，近140千米的海岸受到污染，其规模之大及对渔业、旅游业、海洋环境造成的严重污染令世界震惊。1978年3月利比亚的“阿莫科一卡迪兹”号油轮失事，泄漏出的2.23×10⁵吨轻质原油和4000吨船用燃油，使法国320千米海岸受到溢油污染，7500人参加清油排污工作，共清除1.00×10⁵吨污染物质。虽然在旅游季节到来之前已将大部分海滨地区清理干净，但还有相当数量的油留在地下，造成这一年的旅游人数比正常年度减少了150万人，滩涂养殖受到毁坏。2010年4月20日美国墨西哥湾钻井平台“深水地平线”发生爆炸，随后沉没，造成大量原油外泄。迄今，原油的日漏油量仍无最终结论。漏油之初，英国石油公司曾表示日漏油量为1000桶，后修改为5000桶，但调查漏油事件的美国科学家现在估计，每天漏油在（3.5～6）×10⁴桶。

在中国也发生过数次海洋溢油污染事件。1983年11月25日，巴拿马“东方大使”号油轮在青岛港搁浅，一次溢油3343吨，造成胶州湾230千米海岸和0.7公顷滩涂受到严重污染，海水浴场被迫关闭，经济损失近亿元。1993年3月24日发生在中国珠江口水域油轮溢油事故，约有150吨重质原油涌入海洋，造成了300千米海域面积和60千米海岸被污染，直接经济损失达7000多万元。2004年，两艘外籍集装箱轮船在珠江口海域相撞，一艘集装箱船燃油舱破裂，使450吨重油流入大海，直接经济损失达0.1250亿美元。2005年底“大庆91”号油轮运载珠江口番禺油田石油至锦州途中因舱裂导致溢油，溢油主要影响到长岛及秦皇岛附近海域。2011年中国渤海湾的蓬莱19-3油田溢油事故在环境和经济上影响重大等。

由历史事故可见，大型溢油事故的发生频率在不断提高，每次重大事故造成的经济损失达几百万至上千万，给沿海的旅游业和养殖业带来了严重的损失，导致海洋生态环境日益恶化。因此，防治海洋石油开采溢油事故对于保护海洋环境和生物资源，防治海洋石油勘探开发海上溢油事故的污染损害，维护海洋生态平衡，保障人体健康和社会公众利益，促进海洋经济的可持续发展具有重大意义。

在海洋石油开采溢油事故发生后，当事石油公司应首先对溢油事故进行初步评估，主要内容包括：根据溢油源的状况、溢油事故地点、事故原因、气象海况等，评估溢油的规模，并预测溢油的扩散趋势和飘移路径；评估溢油事故现场发生火灾和爆炸的可能性；评估溢油事故对周围环境敏感区和易受损资源可能造成的影响。

其次，石油公司根据溢油事故报告初步评估结果，认为仅凭自身配备的溢油应急响应设备无法处理时，应向海洋局报告，申请启动应急预案。海洋局接到石油公司申请启动应急预案的请求后，应立即启动该预案，进入溢油应急响应程序。通过多种监视手段，包括船舶监视、飞机监视、卫星监视等，发现并跟踪溢油事故，迅速确定溢油事故的性质、规模，预测溢油的数量、面积、扩散速度和方向等，为制定溢油应急响应对策、清除溢油作业方案的选定和污染损害取证提供依据。海洋局应帮助石油公司与事故发生海区海上监测单位取得联系，令其及时赶赴事故现场，按照国家标准和规范，对事故现场和受污染水域进行监测。溢油事故现场处置人员按照有关规程和本公司溢油应急预案的要求进行溢油处置。海洋局组织协调各相关部门按照各自职责，参与应急响应行动，为石油公司处理溢油事故提供支持、协调和服务。专家咨询小组开展工作，为应急指挥决策提供咨询和建议。海洋局配合新闻办提出信息发布意见，研究拟定事故应急的对外口径，组织对外新闻发布并向我有关驻外使领馆和有关地区、部门通报。同时关注对外舆论，必要时组织对外辟谣工作。

随后，调查取证的内容包括溢油事故发生的原因和造成的损失；损失包括直接经济损失和对环境破坏造成的间接经济损失。因溢油事故造成损失的单位和个人，以及应请求参加溢油应急响应和清除作业的单位和个人，有权要求责任方赔偿经济损失和支付相关费用。发生溢油事故后，有关单位和个人应详细取证并准确记录溢油造成的污染损害情况、溢油应急响应投入的人力物力、后勤支援和清污效果等情况，以此作为提出补偿的依据。

最后，国家海洋局根据对溢油事故的处理结果，决定并发布溢油应急状态终止的通告。各有关单位及发生溢油事故的企业，应当按照“海洋石油勘探开发溢油应急计划”规定的要求，采取溢油清除措施。