进入海洋的重金属，一般要经过物理、化学及生物等迁移转化过程。

重金属污染物在海洋中的物理迁移过程主要是指海－气界面重金属的交换及在海流、波浪、潮汐的作用下，随海水的运动而经历的稀释、扩散过程。由于这些作用的能量极大，故能将重金属迁移到很远的地方。

重金属污染物在海洋中的化学过程主要是指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化还原反应，及其化学价态，活性及毒性等变化过程。重金属在海水中能与无机和有机配位体作用生成络合物和螯合物，使重金属在海水中的溶解度增大。已经进入底质的重金属在此过程中可能重新进入水体，造成二次污染。此外，重金属在海水中经水解反应生成氢氧化物，或被水中胶体吸附而易在河口或排污口附近沉积，故在这些海区的底质中，常蓄积着较多的重金属。

重金属污染物在海洋中的生物过程主要是指海洋生物通过吸附、吸收或摄食而将重金属富集在体内外，并随生物的运动而产生水平和垂直方向的迁移，或经由浮游植物、浮游动物、鱼类等食物链(网)而逐级放大，致使鱼类等高营养阶的生物体内富集着较高浓度的重金属，或危害生物本身，或由于人类取食而损害人体健康。此外，海洋中的微生物能将某些重金属转化为毒性更强的化合物，如无机汞在微生物作用下能转化为毒性更强的甲基汞。

由于重金属污染来源和迁移转化的特点，一般认为重金属污染物在海洋环境中的分布规律如下：①河口及沿岸水域高于外海；②底质高于水体；③高营养阶生物高于低营养阶生物；④北半球高于南半球。