Itämeri on nuorin planeettamme meristä. Se muotoutui noin 10 000 – 15 000 vuotta sitten, viimeisimmän jääkauden jälkeen. Itämeren valuma-alue on laaja, suuruudeltaan neljä kertaa meren pinta-alan kokoinen. Siihen kuuluu 14 valtiota ja elää yli 85 miljoonaa ihmistä. Valuma-alueella tarkoitetaan aluetta, jolta virtaava vesi päätyy lopulta mereen. Tämän vuoksi valuma-alueella tehtävät toimenpiteet, kuten maanviljely ja asutus, vaikuttavat Itämeren tilaan. Itämeren rantavaltioita on yhdeksän: Suomi, Ruotsi, Tanska, Saksa, Puola, Latvia, Liettua, Viro ja Venäjä.

Itämeri on valtameriin verrattuna matala ja lähes kokonaan suljettu. Tanskan salmien kautta tulevat suolapulssit tuovat toisinaan valtameren suolaista vettä Itämereen. Pulssien satunnaisuuden, sekä valuma-alueelta ja sadannan kautta tulevan makean veden vuoksi Itämeren vesi ei ole yhtä suolaista kuin valtamerten vesi, ja Itämeri luokitellaankin murtovesialueeksi. Tästä syystä Itämeri on vaikea elinympäristö monille eliölajeille; valtamerten eliöille vesi on liian makeaa, mutta makean veden eliöille se on liian suolaista. Itämeren eliöt ovat sopeutuneet elämään näissä erikoisissa olosuhteissa, mutta pienilläkin muutoksilla voi olla dramaattisia seurauksia meren asukkaille.

Itämeren ekosysteemi on sangen yksinkertainen esimerkiksi joihinkin trooppisiiin merialueisiin verrattuna. Hiljattain tehdyt kartoitukset ovat kuitenkin paljastaneet monimuotoisen lajiston etenkin Suomen rannikkoalueilla, jossa vaihtelevat ja monipuoliset elinympäristöt mahdollistavat rikkaan lajikirjon. Monimuotoisuus on tärkeää, sillä lajistoltaan rikkaat ekosysteemit sietävät paremmin muuttuvia ympäristöolosuhteita ja pystyvät sopeutumaan niihin. Monimuotoisuuden merkitys korostuu matalasuolaisessa Itämeressä, jossa monet eliöt elävät jo nyt sietokykynsä rajoilla.

Erityisen tärkeitä ovat nk. avainlajit, joita Itämeressä ovat esimerkiksi rakkohauru ja meriajokas. Avainlajit mahdollistavat monen muunkin lajin hyvinvoinnin tarjoamalla esimerkiksi kasvualustan, suojapaikkoja ja ravintoa. Mikäli avainlaji katoaa, vie se mennessään monta muutakin siitä riippuvaista lajia. Monimuotoisuuden suojelussa avainlajeihin ja niiden elinympäristöihin onkin syytä kiinnittää erityistä huomiota.

Itämeren vesi on kerrostunutta. Lämmin vesi on pinnalla, kylmempi vajoaa pohjaan. Lämpötilakerrokset kuitenkin sekoittuvat toisiinsa keväisin ja syksyisin. Myös suolapitoisuuden vaihtelu aiheuttaa kerrostumista, sillä suolainen vesi on makeaa vettä painavampaa. Itämeren syvemmillä alueilla suolakerrostuneisuus on sangen pysyvää; painava ja suolainen syvävesi ei sekoitu pinnalla olevaan makeampaan veteen. Tarpeeksi voimakkaat suolapulssit voivat kuitenkin toisinaan työntää vanhan pohjanläheisen veden kohti pintaa.

Valuma-alueen laajuuden ja asukastiheyden, meren mataluuden, sekä veden hitaan vaihtuvuuden ja kerrostuneisuuden vuoksi Itämeri on altis monenlaisille ongelmille. Mantereelta vuosisatojen aikana Itämereen päätyneet ravinteet ja myrkylliset aineet vaikuttavat meren tilaan esimerkiksi rehevöittämällä sitä. Itämeren pohjassa on laajoja hapettomia ja kuolleita alueita, joilla eliöt eivät pysty elämään, ja joissa pohjasedimenttiin aikojen saatossa sitoutunut fosfori vapautuu veteen, kiihdyttäen rehevöitymistä. Omat riskinsä on myös vilkkaalla meriliikenteellä, kuten öljykuljetuksilla.