局所的な富栄養化や生物相の貧困化による酸素欠乏状態は現代でも見られる（たとえば赤潮など）が、それが全球規模に拡大すると、逃げ場を失った生物の大量絶滅が起こり、生物多様性が著しく減退する。事実、その時代の地層から発見される化石の種類などからその傾向が見出されている。
このような環境から類推すると、当時の海は広範にわたって硫化水素のような有毒物質も多く存在する環境であり、多くの生物が死滅する一因になったとも考えられている。
仕組み.
海洋無酸素事変が起きた直接の要因としては、海洋表層部の生物の活発化、熱塩循環の停滞、陸地からの有機物流入量の増加などが考えられるが、何らかの間接的なイベントが、これらを引き起こした可能性がある。
温室効果によって気温とともに海水温も上昇していく。極地ほど温暖化の影響が大きく、海氷が溶けるとともに陸上の氷床も溶けて海へ流れ込んで海面が上昇する。氷床由来の塩分の低い水は密度が低く、海水の上に滞留し、極地から深層へ流れている熱塩循環を阻害するように働き、深層流が担っていた海底への酸素と熱の移動が停止する。
海底には海中生物の死骸や、それを分解する海底生物への酸素供給が絶たれるため、酸素呼吸していた海底生物は死滅し、死骸が分解されないまま堆積・化石化する。酸素の少ない水中へ没した植物の遺骸は分解されず泥炭として堆積していく。表層海水温が上昇することで大量の蒸発を促し、大気中の水蒸気量が増えたことで大規模な降雨を伴う低気圧が発達、陸上からは土砂とともに大量の栄養素が流入して表層の富栄養化を進める。全海洋規模で海底では嫌気性バクテリアの発生を促し、また表層では大気中の高濃度の二酸化炭素が植物プランクトンの大発生をもたらし、光合成が活発化する。
海洋中の二酸化炭素は徐々に消費され、大気中の二酸化炭素も海水中に溶け込むようになるため分圧が下がり、大気の温暖化効果を弱める。加速度的に起きた効果のため、今度は地球寒冷化が起き、極地で氷床が拡大していき、海面が下降していく。真水の流入が減ることで比重が増した海水は深層へ沈む流れを生じて熱塩循環が復活、酸素は嫌気性バクテリアを酸化する猛毒として働き生物相を交代させてゆく。つまりこの状態が恒常的に続くことはなく、変化に若干の振動を伴いながら次第に終息する。