A poluição tem efeitos negativos na reprodução e vida dos peixes. A poluição por esgoto leva a aumento de hormônios sexuais no habitat aquático dos peixes e reduz as taxas de reprodução. O escoamento agrícola se acumula em corpos d'água, levando a uma diminuição do oxigênio que sustenta a vida. Outra poluição pode aumentar sólidos suspensos na água, afetando a temperatura da água.
Karen Kidd, da Universidade de New Brunswick, realizou um experimento para confirmar os efeitos da poluição por estrogênio nas populações de peixes. Ela descobriu que populações sensíveis de peixes pequenos diminuíram significativamente com a introdução de uma pequena mas constante quantidade de estrogênio sintético. O estudo tentou duplicar a poluição resultante da excreção de excesso de estrogênio do consumo de pílulas anticoncepcionais. Da mesma forma, cientistas do Serviço Geológico dos EUA encontraram altas taxas de oócitos testiculares (células ovulares imaturas), uma forma de feminilização, em peixes do Rio Potomac. Áreas com altas densidades populacionais humanas e prevalência agrícola exibiram a maior feminilização de peixes, indicando uma possível causa de poluição por resíduos. Segundo o Science Daily, cientistas também encontraram peixes intersexo no Rio São Lourenço, Grandes Lagos, Colorado, Mississippi, Reino Unido, Dinamarca, Alemanha, África do Sul e Itália. A intersexualidade reduz as taxas de reprodução dos peixes criando um desequilíbrio no número de machos versus fêmeas férteis.
A poluição pode causar hipóxia, significando deficiência de oxigênio. Nitratos que escorrem de fertilizantes agrícolas e esterco animal para corpos d'água resultam no crescimento excessivo de algas aquáticas. Quando algas mortas se depositam no fundo, o processo de decomposição absorve oxigênio da água. Os peixes precisam de oxigênio para respirar, e o extraem dos átomos de oxigênio dissolvidos na água. Em ambientes hipóxicos, no entanto, os peixes não respiram adequadamente e podem perecer. Segundo o Estado da Pensilvânia, sólidos suspensos de poluentes ou lodo também interferem na respiração dos peixes e podem entupir ou danificar as brânquias dos peixes.
Sólidos suspensos escurecem a água, o que faz com que a água absorva mais luz solar e possa elevar a temperatura. Os peixes só sobrevivem em uma faixa de temperatura da água adequada para sua espécie. Portanto, qualquer mudança incomum de temperatura resultante da poluição pode resultar em morte de peixes ou migração forçada — deixando seu habitat atual. Quando o sedimento se assenta, pode cobrir e sufocar ovos de peixes ou envolver o habitat dos peixes, levando a taxas de reprodução reduzidas e migração forçada.