עקב השימוש במצלמה בתוך מארז, נוצרת בעיית שבירה (Refraction) אשר נגרמת עקב מעבר של קרני האור בין המים לכיפת הזכוכית/פלסטיק של העדשה (פורט) ויוצרת עיוותים בתמונה. בעיה זו מחריפה בעיקר בעדשות רחבות. הפתרון לבעיה זו הוא שימוש בפורט כיפתי (Dome-port) אשר מתקן עיוותים אלה. רוב יצרני המארזים מייצרים פורטים כיפתיים המותאמים לעדשות ספציפיות, על מנת למקסם את היעילות שלהם בתיקון העיוותים. מצלמות ניקונוס של חברת ניקון, הותאמו במיוחד לצילום תת-ימי על ידי שימוש בעדשות "רטובות", שם האופטיקה מותאמת לשימוש בתווך המימי ואינן מסוגלות להתמקד מעל המים. במצלמות מסוימות (בעיקר מצלמות קומפקטיות) המצב הרחב ביותר של העדשה אינו רחב מספיק מתחת למים. עקב בעיית הריפרקציה, הדמות המתקבלת על חיישן/סרט המצלמה, נראית גדולה בכ-25%, מה שאומר שהעדשה במצב בו זווית הראייה שלה היא הרחבה ביותר, אינה מספיק רחבה לצילום מתחת למים. כדי לפתור זאת, חלק מיצרני המארזים מייצרים פורטים כיפתיים בעלי אופטיקה מתקנת ואו עדשות תוספתיות "רטובות" להרכבה על פורט העדשה בחלקו החיצוני על מנת להחזיר לעדשה את זווית הראייה שאבדה לה במים ואפילו להרחיב אותה. היתרון בשימוש באופטיקה רטובה הוא היכולת להסיר את העדשה התוספתית מתחת למים ולשנות את אופי הצילום מצילום בעדשה רחבה לצילום מאקרו באותה הצלילה.
בצילום מאקרו, בעיית השבירה זניחה מפני שהאור עובר את הפורט בזוויות ישרות יחסית, לכן בדרך כלל משתמשים בפורטים שטוחים. למעשה, שבירה בצילום מאקרו היא יתרון מאחר שהיא "מגדילה" את הנושא ובכך מאפשרת לצלמים תת-ימיים לצלם נושאים קטנים מאוד.
אור וצבע.
המכשול העיקרי העומד בפני הצלם התת-מימי הוא איבוד קיצוני של צבע וניגודיות ככל שמעמיקים לצלול. אורכי הגל הארוכים של אור השמש (כמו אדום או כתום) נספגים במהירות על ידי המים, וכך הצבעים השולטים בסביבה הימית הופכים להיות כחולים, דבר שניתן להבחין בו גם בעין בלתי מזוינת. איבוד הצבע מתחת למים מתרחש לא רק בצורה אנכית, אלא גם בצורה אופקית ולכן נושאים המרוחקים מהמצלמה יראו כחולים יותר ככל שהמרחק בינם לבין המצלמה גדל. אפקט זה תקף גם במים הצלולים ביותר כמו בסביבת שוניות אלמוגים.
צלמים תת-מימיים פותרים בעיה זו על ידי שלוב של שתי טכניקות. הראשונה היא לקרב את המצלמה הכי קרוב שאפשר לנושא הצילום, כדי למזער את אובדן הצבע האופקי. טכניקה זו מושגת בצורה הטובה ביותר באמצעות עדשות רחבות זווית, המאפשרות לצלם סצנה רחבה מקרוב ומאפשרות למקד מקרוב, או עדשות מאקרו, שם הנושא לרוב יהיה סנטימטרים ספורים בלבד מקצה העדשה (פורט). באופן מעשי, צלמים תת-מימיים לרוב ימקמו את נושא הצילום שלהם לא יותר מחצי מטר עד מטר מהמצלמה, על מנת שבינם לבין האובייקט יהיו כמה שפחות מים אשר יבלעו את הצבעים. השיטה השנייה היא להשתמש בפלאש כדי לשחזר את כל ספקטרום האור, שאובד בצורה אנכית, בעמודת המים. מאחר שגם אלומת האור הלבן מהפלאש נבלעת מהר יחסית על ידי המים, גם בשיטה זו יש להתמקם מטרים ספורים מהאובייקט, תלוי בעוצמתו של הפלאש.
מאחר שצילום תת-מימי מבוצע לרוב תוך כדי צלילה, חשוב כי הצלם-הצולל יהיה מיומן מספיק בטכניקות הצלילה על מנת שזו האחרונה תישאר פעילות בטוחה. לטכניקת צלילה טובה יש גם השפעה על איכות התמונות, מאחר שהסביבה התת-ימית והיצורים שבה מרגישים מאוימים פחות מצולל רגוע וסבירות נמוכה יותר שהיצורים התת-ימיים יברחו או שתהיה פגיעה בסביבתם. במהלך צלילה לעיתים ניתקל בתנאים קשים, כגון זרמים חזקים או ראות לקויה. בדרך כלל, צלמים תת-מימיים מנסים להימנע מהמצבים האלה ככל האפשר.
פלאש תת-מימי.
השימוש בפלאש נחשב לעיתים לאחד הנושאים המורכבים בצילום תת-מימי. ישנן כמה הנחות בסיסיות בקשר לשימוש הנכון עם פלאש מתחת למים, בעיקר כשמדובר בצילום בעדשה רחבה. באופן כללי, הפלאש אמור לספק תאורה משלימה לחשיפה ולאזן את הצילום מבחינת צבעים שאבדו ולא כתאורה ראשית/יחידה. במקרים בהם מצלמים במערות או בתוך ספינות טבועות, צילום בעדשה רחבה עלול להסתמך באופן אבסולוטי על תאורת הפלאש, אך רוב הצלמים לא נתקלים במקרים הללו באופן תדיר, אם בכלל. המקרה הקלאסי הוא שהצלם מנסה ליצור איזון אסתטי בין התאורה הקיימת, הסביבתית לבין תאורת הפלאש. עומק רב, חשכה וראות לקויה, עשויים להערים קשיים על השגת איזון זה, אך הרעיון נשאר זהה. מצלמות חדישות פישטו תהליך זה על ידי שימוש בטכנולוגיה הנקראת TTL-Through The Lens אשר מודדת את התאורה דרך עדשת המצלמה ומספקת לפלאש את המידע המדויק כדי שהוא ישיג איזון עדין זה. השימוש במצלמות דיגיטליות מזרז את עקומת הלמידה בצילום עם פלאש על ידי כך שהוא מאפשר לצלם לראות באופן מיידי את התוצאה ולתקן את שגיאותיו.
הצבעים נעלמים במים ככל שמעמיקים. הצבעים הראשונים להיעלם הם האדומים, אחריהם הכתומים, הצהובים והירוקים. אור הפלאש נועד להחזיר את הצבעים שנעלמו. אור הפלאש גם מוסיף ניגודיות ומאפשר ליצור הצללות מעניינות להדגשת טקסטורות ומאפשר להיות מאוד יצירתיים בשימוש איתו.
הבעיה המרכזית בשימוש בפלאש מתחת למים היא ההחזרים הנגרמים עקב פגיעת אור הפלאש בחלקיקים ובפלנקטון המרחפים במים. התופעה נקראת בקסקטר (Backscatter). אפילו המים הצלולים ביותר מכילים חלקיקים מרחפים, אפילו אם אינם ניתנים להבחנה בעין בלתי מזוינת. השיטה היעילה ביותר להימנעות מתופעת הבקסקטר היא הרחקתם של הפלאשים מציר העדשה. באופן אידיאלי, המצב הרצוי הוא להאיר את הנושא ללא הארת המים שבין הנושא לעדשה. זו הסיבה שבצילום תת-ימי משתמשים בזרועות ארוכות עליהם מרכיבים את הפלאשים וממקמים אותם באופן כזה שיאירו רק את החלקים הרצויים בתמונה.
בצילום מאקרו, הנושא בדרך כלל קרוב מאוד לעדשה והתאורה הסביבתית בדרך כלל לא מספיקה, לכן במקרים רבים צלמים בוחרים להשתמש בתאורת הפלאש כתאורה ראשית/יחידה עבור החשיפה.
איזון לובן.
מאחר שהצבעים נעלמים בהדרגה עם ההעמקה, יש צורך לפצות על אובן הצבע בצורה כלשהי. בצילום במים רדודים, השימוש באיזון לובן (White balance) ידני מאפשר להגיע לצבעים נהדרים מבלי להשתמש בפלאש. ניתן גם להשתמש בפילטרים אדומים על מנת להתגבר על אובדן הצבעים האדומים ולהחזיר אותם, אבל הטכניקה הזו לא חפה מבעיות. מאחר שהצבע משתנה עקב ההעמקה, העכירות, מצב הים ומצב השמש בשמים, כל מצב דורש עוצמת פילטר אחרת או כיוון מחדש (ממילא) של איזון הלובן במצלמה ובכל מקרה, תהיה ירידת ניגודיות בתמונה. מצלמות דיגיטליות מאפשרות משחק ברמת איזון הצבע (Color balance=White balance) אך מצב זה יכול לגרום לצבעי המים הכחולים להפוך לאפורים או סגולים, במצב של הטיית הצבע ל"אזור החם" ולהראות מאוד לא טבעיים. ההמלצה הרווחת בצילום תת-ימי היא שימוש בפילטרים אדומים, ביחד עם צילום קובץ RAW ועריכת איזון הלובן המדויק לאחר הצילום, בתוכנת עריכה. הגישה הזו מעשית בעת צילום במים רדודים עד לעומק בינוני (העומקים המדויקים תלויים בצלילות המים), שם אובדן הצבע נסבל וניתן לתיקון על ידי פילטר. למרות כל זאת, שימוש בטכניקה הזו, מקובל ויעיל במיוחד בצילום של כלי שיט או עצמים גדולים מתחת למים (גם אם הם בעומקים גדולים יחסית), כאשר אין אפשרות אחרת להאיר את כל הנושא על ידי תאורה מלאכותית.
צילום בתאורה טבעית מתחת למים יכול להראות נהדר כאשר מבצעים אותו כראוי עם נושאים כמו צלליות המצולמות מלמטה כלפי השמש, קרני שמש החודרות אל תוך המים או נושאים גדולים במיוחד כמו דולפינים ולווייתנים.
למרות שהמצלמות הדיגיטליות מאפשרות שימוש בטכניקות חדשות שלא היו קיימות בעולם האנלוגי, או היו קשות מאוד לביצוע בצילום תת-מימי, מאוד לא סביר להניח שימצא תחליף לשימוש בפלאש בצילום תת-מימי. מנקודת מבט אסתטית, הפלאש מאפשר לנו "להקפיץ" את הנושא ולהבליט אותו בתמונה. לבסוף, בעיית אובדן הצבעים והניגודיות היא בעיה אופטית פיזיקלית ולא תמיד ניתן להשיב את הצבע האבוד בתוכנות עריכה (כמו פוטושופ) לאחר הצילום.
תמונות חצי-חצי.
עוד תחום בצילום הנחשב לצילום תת-מימי הוא צילום חצי-חצי (Over/Under), או תמונה חצויה (Split Images). זוהי תמונה אשר הקומפוזיציה שלה מכילה בערך חצי תמונה מעל המים ובערך חצי תמונה מתחת למים, כאשר קו המים מפריד בין החלקים. הצלם שנחשב למייסד הטכניקה הוא צלם הנשיונל ג'יאוגרפיק דייוויד דובילה אשר השתמש בה על מנת לתעד סצנות מעל ומתחת למים באותה התמונה. תמונות חצי-חצי מאוד פופולריות במגזיני צלילה ונופש ובדרך כלל מראים צוללים מתחת לספינה או גני אלמוגים רדודים וחוף ברקע.