波罗的海因从四周河流注入大量淡水，最长的河流为维斯杜拉(vistula)河和奥得(oder)河。
强烈的北海潮汐不能达到波罗的海，因而波罗的海缺少潮流，潮波也很小。
水面因风暴而流动，强烈的东北风导致南海岸大浪，促成了沿海高水位；而优势的西南风有助于沿德国和波兰海岸的沙丘堆积，同时使波罗的海北部海岸水位高涨。
波罗的海的表层环流呈气旋型，从南部沿岸自东向北，然后沿瑞典东岸向南又流到厄勒海峡，由厄勒海峡流出。流速约为5厘米/秒—20厘米/秒。
在强风作用下，局部海区流向和流速会发生变化。近岸附近有时可达80厘米/秒以上，在开阔水域亦可增大到30厘米/秒。
入海径流量较大时，表层水经厄勒海峡进入北海；而波罗的海的外海海水从大贝尔特海峡的深处流入，先沿南岸向东流，再沿东岸向北流，形成逆时针方向洋流。
波罗的海的潮汐分为不正规半日潮、不正规全日潮和正规全日潮。潮差变化只有4厘米（克莱佩达）到10厘米（芬兰湾）。但受风、气压、径流和海水的汇流等影响，非潮长周期波动（周期从几小时到几昼夜）可使沿岸水位发生巨大变化。
由于气旋的移行，开阔海区的近岸区域水位变动可达50厘米以上，而在海湾靠近内陆的部分可达1.5-3米。1824年11月，列宁格勒的水位曾达到4.1米。
北大西洋洋流的改变效力，在波罗的海几乎感觉不到。
波罗的海之水所以寒冷，是由于这里的海水所含的盐分，只有其他海洋之水所含盐分的1/4，因而较易冰冻。欧洲1/5地面的水，经由250多条河流注入波罗的海，大量的淡水涌进来，而波罗的海之水经由狭隘通道排入北海的水又有限，因此这个海的水几乎是淡的。
春季长期的冰冻，减缓春天气候的离去，而表面冰冻的缓慢扩展，则延长了秋天，甚至在波罗的海可以航行时，由于时常有强烈暴风雨和风力的突然改变，行船也是危险的。
波罗的海是世界上盐度最低的海域，这是因为波罗的海的形成时间还不长，这里在冰河时期结束时还是一片被冰水淹没的汪洋，后来冰川向北退去，留下的最低洼的谷地就形成了波罗的海，水质本来就较好。
其次波罗的海海区闭塞，与外海的通道又浅又窄，盐度高的海水不易进入；加之波罗的海纬度较高，气温低，蒸发微弱；这里又受西风带的影响，气候湿润，雨水较多，四周有维斯瓦河、奥得河、涅曼河、西德维纳河和涅瓦河等大小250条河流注入，年平均河川径流量为437立方公里，是波罗的海的淡水集水面积约为其本身集水面积的4倍。
因此波罗的海的海水就很淡了。海水含盐度只有0.7%-0.8%，有记录的最高含盐量海面为1.0%，海底为1.5%，大大低于全世界海水平均含盐度（3.5%）。
波罗的海的海水含盐度自出口处向海内逐渐减少，大贝尔特海峡和小贝尔特海峡海水含盐度15‰，西部为8‰-11‰，默恩岛以东降至8‰，中部为6‰-8‰，芬兰湾为3‰-6‰（靠近内陆处仅为2‰），波的尼亚湾一般为4‰—5‰(最北部为2‰)。
深层和近底层的盐度，西部为16‰，中部为12‰-13‰，北部为10‰左右。当流入的大西洋海水增加时，西部的盐度可增加到20‰。波罗的海深层海水盐度较高，是由于含盐度较高的北海海水流入所致。
工业、航运的发展，在使波罗的海的战略地位在变得越来越重要的同时，也使波罗的海遭受着越来越严重的污染。
27年波罗的海地区“赫尔辛基委员会”专家的一份报告指出，本世纪波罗的海地区的升温速度高于全球平均水平，从而致使该地区渔业遭受影响、作物生长季节延长。
研究指出，该地区的升温速度已经高出全球平均水平，在本世纪，整个波罗的海的年平均气温将升高3-5c。
前苏联在波罗的海遗留下来的污染原本就已经给海中生物的生境造成了很大的破坏，而气候变暖更是雪上加霜。此外，因为温度升高而可能带来的更多的降水，降低波罗的海的盐分含量，继续破坏海洋生物的生存环境。
北部地区的升温速度将可能高于全球平均水平，因为北部分布的深色土壤和水吸收的热量远远大于具有反射性的冰和雪。
气候变暖也有可能延长波罗的海地区的生长季节。到21世纪末期，波罗的海地区温度将升高3c-5c，使得北部地区生长季节延长20-50天，南部地区则将延长30-90天，这将有利于作物以及森林的生长。波罗的海的冰期将大大缩短，北部地区将缩短1-2个月，中部地区缩短2-3个月。
在波罗的海，每年有相当多的过往船只向大海泄漏或排泄废油，波罗的海正遭受越来越严重的污染，每年有多达15万只海鸟丧命于油污。
研究人员通过对波罗的海的哥得兰岛南部50公里的海岸环境调查发现，这里每年约有2万只海鸟因油污而丧生。据此推断，每年在波罗的海越冬的数百万只海鸟约有15万只丧命于油污。
另外，波罗的海沿岸灰海豹生存状况也已遭到周围环境污染的严重威胁，许多灰海豹受到肠溃烂等疾病影响。波罗的海海域约有1万只灰海豹，在19年时，这里的灰海豹数量为10万左右。
20世纪70年代，由于受到多氯联苯(pcb)的污染，灰海豹数量曾一度降至4万头。
由于含氧量严重不足，在波罗的海的许多区域，大片的海底已演化为“水下荒漠”，大量的海底植物和动物死亡。科学家们在总共47处被调查区域中仅发现4片动植物活动较为频繁的地区，而在37片区域中几乎已没有任何生命活动的迹象。
在波罗的海水面以下50-60米的区域，含氧量已接近零，而硫化氢、氮和磷的含量却相对比较丰富。波罗的海水域的海水的自动净化速度非常缓慢。
叶超听说，如果这一状况持续下去，该海域的生物极有可能面临绝迹。