הזמינות הרבה של מוצרי הלווייתנאים במאה ה-20 הובילה לירידת ניכרת במחיריהם. בנוסף, אוכלוסיותיהם של מרבית הלווייתנים הגדולים הידלדלו עד לרמות שהציד שלהן הפך לבלתי כלכלי וחלקן הגיעו לסף הכחדה. ב-2 בדצמבר 1946 נחתמה האמנה הבינלאומית להסדרת ציד הלווייתנאים על ידי 42 מדינות, שנועדה להסדיר את ציד הלווייתנאים בעולם. לצורך כך, תחת חסות האמנה הוחלט על הקמתה של הוועידה הבינלאומית לציד לווייתנאים (International Whaling Commission; IWC), שתפקידה המוצהר היה "לדאוג לשימור נאות של אוכלוסיית הלווייתנאים, וכך לאפשר פיתוח מסודר של תעשיית הציד שלהם". מרבית המדינות החברות כיום בוועידה מתחלקות לשני צדדים יריבים. הצד האחד תומך בחידוש ציד לווייתנאים בהיקף נרחב ובמכסות מוסדרות, בעוד האחר תומך בהפסקת הציד כליל. שני הצדדים הביאו ועודם מביאים נימוקים רבים לעמדתם, ועל האיזון בין עמדות אלו ניטש ויכוח ארוך שנים. כעיקרון, דרך הפעולה של הוועידה היא קביעת מכסות ספציפיות לציד, על סמך ייעוץ מדעי שתפקידו להבטיח שאוכלוסיות הלווייתנאים לא תיכחדנה או תיפגענה בצורה בלתי הפיכה.
כך, עד 1975 הציד של מספר מיני לווייתנאים נאסר כליל, בעוד שמכסות הציד של מינים אחרים הוקטנו באופן משמעותי. בהמשך, דיונים עזים בנוגע למוסריות שבציד הלווייתנאים, דאגות שהביעו מומחים בתחום ודעת הקהל העולמית שנטתה לטובת הלווייתנאים, הביאו ב-1982 להחלטה על הפסקה בציד ("מורטוריום") מסחרי שהחל ב-1986. המורטוריום נחשב להצלחה בלתי-רגילה של ארגוני שימור הסביבה, ובמיוחד של אלו המתנגדים באופן ספציפי לציד הלווייתנאים, שכן הביא להפסקת הציד שנמשך כבר מאות רבות של שנים. יחד עם זאת, הציד לא נפסק באופן סופי: מספר קבוצות ילידים (כמו האינואיטים באלסקה) מורשות להמשיך במסורתן ולצוד לווייתנאים (ראו למשל ציד לווייתנאים באיי פארו); איסלנד חידשה לפרק זמן קצר את הציד (2003 - 2007), אך הפסיקה אותו כליל לאחר שהביקוש לבשר הלווייתנאים ירד; יפן צדה לווייתנאים למטרות מחקר מדעי; ונורווגיה ממשיכה עדיין לצוד לווייתנאים בכמות מסחרית, ובכך מעוררת את זעמם של ארגוני שימור רבים. גם פעולותיה של יפן נתקלו בהתנגדות, ורבים מאשימים אותה בהמשך מתחמק של הציד. בין היתר, הם מתבססים על כך שבשר הלווייתנאים נמכר בשווקים ובמסעדות לאחר שנחקר. בנוסף לזאת, יפן מואשמת על ידי ארגוני סביבה רבים, ובראשם גרינפיס, בשידול מדינות להצטרף למחנה המצדד בחידוש הציד, וכן בציד של מיני לווייתנאים שלא הוצהר עליהם. יפן שהייתה חברה בוועידה הבינלאומית לציד לווייתנאים מ־1951, הודיעה ב־2018 שתפרוש מהארגון ותאפשר ציד למטרות מסחריות מיולי 2019.
איומים אחרים; שימור.
עם התמעטות ציד הלווייתנאים במאה ה-21, כאשר נורווגיה, איסלנד ויפן הן האחרונות לצוד לווייתנאים, בעיות אחרות מעשה ידי-אדם תפסו את מקומו של הציד כאיום על קיומם של הלווייתנאים. השפעת האנושות על הסביבה הימית ועל החיים בתוכה, ובמיוחד על הלווייתנאים, עלולה להיות קטלנית, ובמיוחד על הלווייתנאים שתפוצתם קטנה ובתי-הגידול שלהם מעטים. בין הבעיות ניתן למנות את תפיסתם של הלווייתנאים כשלל לוואי (By-catch) של דייגים, את הזיהום הימי על שלל צורותיו, את הרעשים התת-מימיים שמשמיעה הטכנולוגיה החדשה, את ריבוי הספינות בימים ובאוקיינוסים, את התמעטות מזונם של הלווייתנאים בעקבות דיג יתר ואת הזיהום התרמי.
הבעיה המרכזית העומדת בפני הלווייתנאים, מלבד הציד, היא לכידתם הבלתי-מכוונת כשלל-לוואי (By-catch). מספר סיבות מביאות אותם להילכד ברשתות דיג ובמכמורות. העיקריות שבהן הן משיכה לדגים שנתפסים בהן ואי-ראיית הרשתות (הן קשות לאיתור, הן ויזואלית והן קולית, עבור הלווייתנאים) וכו'. לאחר שהם נתפסים ברשת, הם נלחצים, מסתבכים ברשת ולבסוף טובעים (הם לא יכולים לעלות לנשום). לעיתים הם גם נטרפים על ידי כרישים שעוברים במקום. הנזקים של הדיג השולי עצומים: בארצות הברית לבדה נהרגו כ-3,029 פרטים בממוצע לשנה בין השנים 1990–1999, רובם המכריע (84 אחוזים) כתוצאה משימוש ברשתות זימים. קשה לכמת את שלל הלוואי העולמי בשל היעדר נתונים מספיקים, אולם הערכות שחושבו בדרך של אקסטרפולציה הגיעו לממוצע של מעל 300,000 פרטים בשנה בין 1990 ל-1994. אמצעי דיג נוסף הידוע בהקשר זו הוא רשתות ההקפה שנועדו לדיג טונה. שיטה ידועה לאיתור דגי הטונה היא מציאת דולפינים, שלעיתים קרובות שוחים מתחתיהם דגי טונה. רשתות ההקפה במקרים אלו היו סוגרות על הטונה, אך בהעלאתן לספינה הן היו לוכדות גם את הדולפינים. פתרון לכך הוא השקעת קטע מהחלק העליון של הרשת לפני סגירתה הסופית באמצעות הילוך אחורי של הספינה והברחת הדולפינים אל חוץ לרשת על ידי שחיינים וסירות. נמצא שתהליך זה מקטין את שלל הלוואי באופן משמעותי. קופסאות טונה שמכילות דגי טונה שנלכדים בדרך האחרונה או מאוכלוסיות שאינן מקיימות קשר עם דולפינים, מורשות להכיל את הסימון "Dolphin-Safe".
אורכה של שורת המזהמים הימיים שחדרו ונמצאים בימים ובאוקיינוסים רב מכדי להציגה במלואה, אולם החשובים ביניהם הם האשפה המושלכת למים, בעיקר אריזות פלסטיק למיניהן, הזרמת ביוב ושפכים, מזהמים כימיים (מתכות כבדות וקוטלי חרקים למשל), ורבים אחרים. המזהמים הימיים, כל אחד בתורו, משפיעים על הסביבה הימית ועל הלווייתנאים, בדרכים ישירות ועקיפות רבות. כך למשל, האשפה המושלכת למים לפעמים נתפסת בעיני הלווייתנאים כמזון. מספר סיבות אפשריות הוצעו לכך, ביניהן מחסור במזון או בעיה בזיהוי האובייקט שמולם, אולם מכל מקום אכילת האשפה גורמת ליונקים ימיים אלו בעיות קשות. חושי הלווייתנאים מתקשים להבדיל, לדוגמה, בין שקיות פלסטיק לבין מדוזות. בלבול זה מוביל בדרך-כלל למות הלווייתנאי שבולע את השקית. בישראל נותחה בעבר גופת לווייתן זיפיוס חלול-חרטום. בנתיחה שלאחר המוות נמצאו 4.5 קילוגרמים של שקיות פלסטיק בקיבתו הראשונה (ראו תמונה משמאל). הימצאותן מנעה כמעט לחלוטין את המעבר של המזון האמיתי ליתר מערכת העיכול, וכך הלווייתן מת בהדרגה מחוסר במזון.
כשמדובר במזהמים כימיים, הבעיה חמורה עוד יותר בעקבות מיקומם של הלווייתנאים במארג המזון. לווייתני השיניים הם טורפי-על הנמצאים בראש מארג המזון הימי, ולחלקם אף אין טורפים מלבד האדם. עובדה זו מביאה להתרחשותו של תהליך הגברה ביולוגית. המזהמים הימיים שנספגים אצל יצורים קטנים, עוברים ליצורים גדולים יותר שאוכלים את היצורים הקטנים, ומשם ליצורים גדולים עוד יותר שאוכלים את היצורים הגדולים, ומשם ללווייתנאים. זהו תיאור פשטני של מקרה אפשרי בו שרשרת מזון פשוטה גורמת להעברתם ולצבירתם של מזהמים ימיים (קיימים מקרים סבוכים יותר, כמו העברה של מזהמים כימיים בזמן ההנקה של גור). צבירה זו חמורה יותר ככל שהיצור נמצא "גבוה" יותר במארג המזון. לא רק זאת: ללווייתנאים אין מנגנון להיפטר מהמזהמים הללו, מה שגורם להצטברות המזהמים בגופם עם הגיל, וכך הם למעשה מושפעים רבות מהזיהום הימי. הזיהום הימי הכימי עלול לגרום לפגיעה ברקמות ובאיברי גופם של הלווייתנאים, ואפילו להביא למותם.
איום נוסף על עתיד הלווייתנאים נגרם בשל רעש ימי. רעש זה הוא רובו ככולו מעשה ידי אדם, והוא מופק ממגוון רחב של גורמים, בהם פעולות צבאיות, מחקר סייסמי של קרקעית הים, פעילות בנייה ימית, פרויקט עולמי למדידת טמפרטורות האוקיינוסים ("תרמומטריה אקוסטית של אקלים האוקייאנוס"; ) ואף רעשים של ספינות, שמספרן עלה בעת המודרנית בצורה משמעותית. הלווייתנאים נסמכים במידה רבה על השמעת קולות וקליטת ההדים שלהם, ולכן לרעשים אלו עלולה להיות השפעה הרסנית עליהם. ההשפעות עשויות להיות ישירות או עקיפות, אך דעת המחקר עודנה ראשונית, גם בשל מחסור במחקרים בנושא וגם בשל הקושי בהפרדת הגורמים הפוגעים בלווייתנאים. דוגמאות להשפעות הללו כוללות ליקויי שמיעה, פגיעה ברקמות, עלייה בכמות מקרי ההחפה ושינויים התנהגותיים בעלי השלכות שליליות בטווח הרחוק. המודעות להשפעות הרעש הימי גברה, והדים לכך ניתן לראות בקריאה של הפרלמנט האירופי לארגון נאט"ו להפסיק את השימוש הצבאי בסונארים; בהצהרתו של ארגון ACCOBAMS (ארגון מטעם האו"ם לשימור לווייתנאים בים השחור ובים התיכון) כי רעש אנושי באוקיינוסים הוא מזהם מסוכן שעלול להפריע, לפצוע ואף להרוג לווייתנאים ומינים ימיים אחרים; בהחלטתה של ספרד להפסיק את השימוש האקטיבי בסונאר במימי האיים הקנריים ועוד.
בעיה נוספת המאיימת על הלווייתנאים היא הידלדלות שכבת האוזון. השפעתה עקיפה: הפלנקטון, ממנו ניזונים מיני לווייתנאים מסוימים, רגיש באופן יחסי לקרינה, והתחזקותה בעקבות הידלדלות האוזון מביאה לירידה בהיצע המזון למינים אלו ולבעלי חיים ימיים אחרים. בעיה זו תקפה גם ללווייתני השיניים, שמושפעים ממנה באופן עקיף בהתאם למארג המזון, אולם היא משמעותית יותר עבור לווייתני המזיפות, שניזונים באופן ישיר מהפלנקטון ומהזואופלנקטון שניזון מהפלנקטון. גם להתחממות העולמית יש השפעות שליליות על הלווייתנאים: העלייה בריכוז פחמן דו-חמצני מביאה לקליטה מוגברת שלו באוקיינוסים. הפחמן הדו-חמצני מתרכב עם המים ליצירת חומצה פחמתית (formula_1). המים החומציים פוגעים בבניית השלד הגירי של אלמוגים ושל מיני בעלי חיים זעירים שונים (רכיכות למשל), מה שפוגע בהיצע המזון עבור הלווייתנאים הניזונים מהם, במישרין או בעקיפין. להתחממות העולמית השפעות נוספות, ברובן עקיפות, על הלווייתנאים, ונעשו על כך מחקרים רבים.