בסוף המאה ה-19 הזמין הסולטאן העות'מאני עבדול חמיד השני את הגאולוג הגרמני מקס בלנקנהורן לחקור את האזור כדי לתרום לפיתוחו.
ב-1958 בוצעו סקרים הנדסיים נרחבים ביוזמתם של מנהל מפעלי ים המלח, מרדכי מקלף, והמדען מ. כהנר. על פי סקרים אלו נקבעו מגמות הפיתוח העסקי של המפעלים.
החי והצומח.
אזור ים המלח וסביבתו הם בית גידול לצמחים ובעלי חיים ממגוון עשיר מאזורים שונים. תנאי האקלים באזור, ובמיוחד הטמפרטורות הגבוהות, כמויות המשקעים הנמוכות, הלחות הנמוכה וזמינות המעיינות אפשרו קיומם של מיני חי וצומח הנמצאים במרחק מאות קילומטרים מאוכלוסיית המקור שלהם. בשמורות הטבע, במעיינות ובאפיקי הנחלים ישנם מאות סוגי צמחים, שיחים ועצים מהם נדירים. מבין בעלי החיים יש בבקעת ים המלח חסרי חוליות ימיים בשמורות הטבע של המעיינות, חסרי חוליות יבשתיים, בעיקר באפיקי הנחלים ודו-חיים בסביבות מי המעיינות. בסך הכל תועדו בשמורות למעלה מ-150 מינים של עופות כולל עופות נודדים (בערך שלושה-רבעים מהמינים) ועופות המקננים במצוק ההעתקים. העופות כוללים עופות דורסים כמו בז מדברי, רחם, לילית המדבר ותנשמת. ציפורי השיר כוללים עורב חום-עורף, עפרוני המדבר, סנונית מדבר וטריסטרמית. בבקעה ישנם כ-30 מינים של יונקים החיים בעיקר בשמורות הטבע של המעיינות, בהם יעלים, צבי ישראלי, תנים, שועלים וצבועים.
בנוסף למערכת הביולוגית ביבשה יש מערכת ביולוגית בים. למרות המליחות הגבוהה של מי הים מתקיימים בים אצות, ארכאונים ובקטריות. אצה חד תאית מהסוג דונליאלה המופיעה בצבע ירוק ובקטריה מסוג הלובקטריום המייצרת פיגמנט בצבע אדום המגן עליה מפני השמש. האצות והבקטריות מתרבות בשכבה העליונה של מי הים בסביבת מליחות מתחת לעשרה אחוז. האצות זקוקות לנוכחות של פוספטים לצורך תזונתם. בדרך כלל אין פריחה של אצות באופן ספונטני, אך בתקופות של ריבוי גשמים (לדוגמה, בחורפים 1980/1 ו-1991/2), בעת דילול השכבה העליונה של הים, הייתה התפרצות של גידול מהיר של אצות ובקטריות והים נצבע באדום-סגול. אחד החששות מתעלת הימים הוא אפשרות של צמיחה מואצת של אצות ובקטריות בשכבה המדוללת שתיווצר בים בעקבות הזרמת מי ים ותמלחת מים סוף. החוקרים קובעים שהשיכוב בים יתרחש רק עם הזרמה של למעלה מ-500 מיליוני מטרים מעוקבים בשנה מי ים ותמלחת.
ירידת מפלס המים גורמת לשינוי בולט לעין בנאות החוף במיוחד בעינות צוקים ובעינות קנה. נסיגת חופי הים גרמה לחשיפת משטחים של חרסיות שבתוכן מתחתרים הפלגים בדרכם אל הים הנסוג. בכמה מקומות ההתחתרות הגיעה ל-4–6 מטר. חלק ממקורות המים התייבשו ויש שינוי ניכר במשטר הזרימה. השינויים במשטר המים גרמו לשינוי ניכר בחי והצומח באזור. הערכת המשמעויות האקולוגיות של ירידת מפלס הים שנעשתה על ידי המשרד להגנת הסביבה, מכון ירושלים למחקרי מדיניות והמכון הגאולוגי קובעת בין השאר:
אוכלוסייה, יישובים, תעשייה וכלכלה.
מאפייניו הטבעיים של בקע ים המלח מקנים לו את אופיו ההתיישבותי, הכלכלי והסביבתי המיוחד. תנאי האקלים של הבקע - החום והיובש, מגבילים את התאמתו ליישוב בני אדם בהיקף נרחב, מסייעים לייצור מינרלים ממי הים ומהווים בסיס לתיירות המרפא. מי ים המלח העשירים במלחים מהווים מקור לכריית אשלג ומינרלים נוספים על ידי המפעלים הכימיים בישראל ובירדן, הנמצאים בחלקו הדרומי של האגן.
מפעלים אלה תורמים תרומה נכבדה לכלכלת המדינות והאזור. הפיתוח התעשייתי הנרחב בדרום האגן הוא בעל השלכות סביבתיות ונופיות משמעותיות ומשפיע גם על פיתוח התיירות באזור. מדיניות הפיתוח באזור מדגישה את הצורך במציאת איזונים בין הפעילויות הכלכליות המתקיימות באגן, בינן לבין עצמן, ובינן ובין ההגנה על הסביבה הטבעית והנוף.
בצד המזרחי של ים המלח מתגוררת היום אוכלוסייה של כ-70,000 נפש שגרים ביישובים פייפא, צאפי, פוטאש סיטי, סווימה וכפרין. בנוסף להם מגיעים מדי יום אלפי בני אדם לעבודה בתעשייה ובתיירות בבקע מהערים מדבא, כרכ ועמאן היושבות בגב ההר. יש פעילות חקלאית נרחבת בסאפי ובכפרין וחלק הענף בתעסוקה הוא כ-30%. הפעילות התיירותית מתרכזת בצפון מזרח האגן במרכז גדול של בתי מלון. הענף העסיק כ-20% מהמועסקים. המפעלים הכימיים העסיקו כ-20% והיתר הועסק בענף השירותים. מזרח ים המלח נמצא בסמכות "רשות עמק הירדן" הירדנית (Jordan Valley Authority - JVA). תחום סמכותה הוא מהירמוך בצפון ועד נחל הערבה בדרום. לרשות סמכויות רבות והיא אחראית על הפיתוח הכלכלי והחברתי בעמק, ניהול משאבי המים (כולל תעלת עבדאללה - הע'ור) ופיתוח התיירות, החקלאות והתעשייה. הרשות הוקמה בשנות ה-50, אולם היא פועלת בצורתה הנוכחית משנת 1977. היא כפופה למשרד המים הממשלתי.
בצד הצפוני בעיר יריחו וסביבתה מתגוררת היום אוכלוסייה של כ-25,000 נפש. האוכלוסייה עוסקת בעיקר בחקלאות ושירותים.
במועצות המקומיות מועצה אזורית מגילות ים המלח ומועצה אזורית תמר במערב הים מתגוררים כ-2,500 תושבים בשנים עשר יישובים: ורד יריחו, בית הערבה, אלמוג, קלי"ה, אבנת, מצוקי דרגות, מצפה שלם, עין גדי, נווה זוהר, עין תמר ונאות הכיכר. בנוסף לכך מגיעים כל יום עובדים לאזור מאזור יריחו, מהפזורה הבדואית באזור ערד, מירושלים, ערד, דימונה ובאר שבע. התעסוקה באזור היא בעיקר בתיירות המעסיקה כ-5,000 עובדים ובתעשייה כ-2,000 עובדים שהם ברובם הגדול עובדים הבאים לאזור מגב ההר. היתרה מועסקים בחקלאות ובשירותים.
מדיניות הפיתוח באזור מדגישה את התיירות כפעילות הכלכלית המובילה. לפי התחזית תמשך המגמה של תנועה יומית של עובדים מגב ההר לתעסוקה במפעלי התעשייה והתיירות בבקע. פיתוח החקלאות מוגבל על ידי מחסור במים והיצע של כוח אדם זול לעבודה בחקלאות.
בריכות המפעלים הכימיים בדרום האגן.
הרחבת הייצור במפעלים הכימיים חייבה הקמת בריכות תעשייתיות גדולות באגן הדרומי לצורך אידוי המים וייצור אשלג על ידי מפעלי האשלג בישראל ובירדן. מערכת של מפעלי שאיבה ותעלות מספקת מים מהים באגן הצפוני לבריכות. היקף השאיבה השנתי של המפעלים מוערך ב-600 מיליוני מטרים מעוקבים בשנה. בסיום תהליך הייצור בבריכות מוחזרים לים כ-270 מיליוני מטרים מעוקבים של תמלחת. ההפרש בין השאיבה של מי הים ובין התמלחת המוחזרת מייצג את ההתאיידות של המים בבריכות המפעלים, ובכך תורם תרומה משמעותית לירידת מפלס הים. סך התאיידות המים באגן ים המלח מוערכת בלמעלה ממיליארד מטרים מעוקבים בשנה. ההתאיידות בבריכות שבאגן הדרומי היא כשליש מסך ההתאיידות באגן. הגרעון בסיכום היציאות והכניסות של מים מהאגן ואליו הוא כ-730 מיליוני מטרים מעוקבים בשנה. יש המשווים את גריעת המים הנובעת מברכות האידוי לגרעון במאזן המים באגן (ואז היא מהווה 45% ממנו).
בעניינן של הבריכות קיימות שתי גישות: לפי הגישה שאומצה על ידי המפעלים הכימיים, כולל ים המלח את שני גופי המים באגן ים המלח. הראשון גוף המים בצפון האגן והשני גוף המים בבריכות המפעלים בדרומו שהן חלק מים המלח. גישה זו מצביעה על כך שעד 1976 היו שני הגופים מחוברים באופן טבעי ואחרי כן המפעלים הכימיים שאבו מים מהאגן הצפוני לייצוב האגן הדרומי. ירידת מפלס הים ההיסטורית והתייבשות האגן הדרומי, לפני פעילות המפעלים, נובעת בראש ובראשונה מהפחתת הזרימה בנהר הירדן. באגן הדרומי נרשמת יציבות בסך האידוי כפי שהייתה בתקופה בה היה מוצף כחלק מים המלח. לכן, הבריכות לא שינו משמעותית את מאזן האידוי באגן ים המלח. אחרים גורסים כי התייבשות החלק הדרומי הפרידה בין הים שנמצא בחלק הצפוני של האגן ובין הבריכות התעשייתיות הנמצאות עתה באגן הדרומי. האידוי בבריכות באגן הדרומי הוא חלק מתהליך הייצור של המלחים בבריכות המפעלים ואינו תהליך אידוי טבעי בגוף המים של ים המלח. שאיבת המים מהאגן הצפוני בו שוכן עתה ים המלח והובלתם לבריכות באגן הדרומי תורמת לירידת מפלס הים באגן הצפוני. לכן, ירידת מפלס הים באגן הצפוני, לאחר ייבוש החלק הדרומי בשנת 1976, נובעת מעצירת זרימת המים אליו ושאיבת מי הים לאידוי בבריכות התעשייתיות באגן הדרומי.
מתחם התיירות של עין בוקק-חמי זוהר בנוי לחופי הבריכה הגדולה של מפעלי ים המלח (שטחה 80 קילומטרים רבועים ומספרה 5). בין התיירות לתעשייה שוררת מערכת יחסי תלות הדדית. הפעילות התעשייתית מאפשרת מחד את המשך קיומו של גוף מים לצדו מוקמים בתי המלון, ומאידך גורמת לשקיעת מלח, לעליית מפלס הבריכה ולאפשרות הצפה של שטחי החוף והמתקנים הנמצאים בסמוך לקו המים. לאחר דיונים ממושכים והסכמים מורכבים החלה חברת מפעלי ים המלח בתיאום עם "החברה הממשלתית להגנות ים המלח" בהקמה והפעלה של מערך לקציר המלח בבריכה 5. לפי התוכניות ישונעו כ-20 מיליון טון של מלח בשנה מהבריכה לים המלח ויפוזרו בים. יש תוכניות להקמת בריכת אידוי נוספת מצפון לבריכה 5, באזור מפרץ לינץ לשעבר, ממזרח למצדה. הבריכה תיקרא "בריכה 6".
תיירות.
סקירת המגמות ותוכניות הפיתוח לסובב ים המלח מצביעה על הפוטנציאל הגדול שלו כאתר תיירות ונופש ברמה עולמית. באגן הים יש מוקדי תיירות מרפא, נופש, טבע ונוף ואתרי מורשת תרבות המופיעים על מפת התרבות והנופש העולמית. ב-2009 עלה ים המלח לשלב האחרון בתחרות החד פעמית והבינלאומית לבחירת "שבעת פלאי עולם הטבע", והגיע לעשירייה הראשונה של האתרים. ים המלח העפיל לרשימת 14 פלאי עולם הטבע, אך לא נבחר בין שבעת הזוכים.