Với bờ biển dài 102km, các địa phương ven biển Thanh Hóa đã và đang thực hiện nhiều biện pháp nhằm hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường biển, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế biển, nâng cao chất lượng cuộc sống cho nhân dân địa phương.
Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh Hóa đã phối hợp với các ban, ngành, các địa phương mở các đợt tuyên truyền, giáo dục, phổ biến sâu rộng Luật Bảo vệ môi trường đến các hộ gia đình, nhằm nâng cao ý thức và trách nhiệm bảo vệ môi trường của người dân.
Riêng trong năm 2009, các địa phương đã tổ chức được 16 lớp tập huấn, phổ biến kiến thức cho trên 1.500 lượt cán bộ nòng cốt của cấp huyện, xã và nhân dân các huyện, thị xã ven biển. Cùng với việc thường xuyên tổ chức các đợt thanh tra, kiểm tra các cơ sở sản xuất kinh doanh tại các huyện ven biển, các địa phương trong tỉnh bước đầu đã nghiêm túc xử lý những vi phạm về môi trường, buộc các cơ sở sản xuất kinh doanh phải tạm dừng sản xuất để đầu tư xây dựng hoàn thiện công trình xử lý môi trường mới cho hoạt động trở lại. Các huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Tĩnh Gia và thị xã Sầm Sơn đã được hướng dẫn lập dự án, lựa chọn công nghệ xử lý rác thải. Hệ thống tiêu thoát nước thị xã Sầm Sơn, các trạm cấp nước hợp vệ sinh ở các xã, huyện, ven biển đã và đang được đầu tư xây dựng. Bên cạnh đó, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh đã và đang thực hiện nhiều dự án bảo vệ môi trường như: dự án trồng thử nghiệm cây ngập mặn chắn sóng, bảo vệ và cải thiện môi trường sinh thái vùng bãi bồi ven biển xã Hoằng Phụ, huyện Hoằng Hóa; dự án trồng rừng ngập mặn ở những vùng khó trồng; dự án điều tra đánh giá tổng hợp vùng ngập mặn ven biển để phục vụ chiến lược phát triển bền vững... Nhờ đó tình trạng ô nhiễm môi trường ở các xã ven biển trên địa bàn tỉnh trong những năm gần đây đã có nhiều cải thiện, nhận thức về tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường của chính quyền và nhân dân các huyện ven biển đã được nâng cao.
Tuy nhiên, theo đánh giá của Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh Hóa, nguồn gây ô nhiễm môi trường bức xúc nhất hiện nay ở khu vực ven biển là ô nhiễm do chất thải sinh hoạt và nước thải. Thực tế tại hầu hết các xã ven biển đều là những nơi có mật độ dân số đông, diện tích đất chật hẹp cùng với thói quen sinh hoạt lạc hậu, có từ lâu đời dẫn đến nhiều bãi biển trở thành nơi đổ rác thải, nơi phóng uế của cư dân. Nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất không có cống rãnh tiêu thoát, nên ngấm xuống đất rồi đổ ra biển. Ngoài rác thải sinh hoạt, các chất thải sản xuất từ các khu dân cư thải trực tiếp ra biển, hàng năm khu vực ven biển còn phải tiếp nhận một khối lượng lớn các loại chất thải rắn từ các sông đổ ra biển, chất thải của hàng chục nghìn phương tiện hoạt động sản xuất trên biển đổ xuống, được sóng biển cuốn trôi ngược lại vào các xã dọc ven biển, làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường vùng ven biển ngày càng trầm trọng.