O petróleo é um combustível fóssil composto principalmente por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos considerados poluentes orgânicos persistentes tóxicos e bioacumuláveis. Recentemente o derramamento de petróleo ocorrido no litoral do Nordeste brasileiro tornou-se um desastre ambiental de grande proporção, causando impacto no ambiente marinho e terrestre para plantas, animais e seres humanos. O presente estudo é uma revisão narrativa sobre casos de derramamento de petróleo e suas implicações toxicológicas para o meio ambiente e saúde humana. Foi realizado um levantamento nas bases de dados sendo selecionados artigos nacionais e internacionais, além de monografia, dissertação, notas técnicas e notícias acerca do tema para compor esta revisão. Importantes acidentes ambientais decorrentes do derramamento de óleo no mar e/ou exposição aos constuintes químicos do petróleo promoveram danos ambientais (bloqueio dos sistemas de animais filtradores, prejuízo da ação fotossintética de espécies de plantas, emissão de gases poluentes no ar e diminuição da defesa natural do solo), e na saúde humana (carcinogenicidade, hematoxidade, neurotoxidade e danos psicossociais).  A forma mais comum de contaminação da população causada pelo petróleo é por via respiratória, podendo ocorrer também por ingestão, com riscos ainda pouco esclarecidos quanto ao consumo de alimentos contaminados. Alternativas para a utilização da grande quantidade de petróleo retirada das praias do Nordeste brasileiro têm sido desenvolvidas nos espaços de centros de estudos das regiões afetadas. São necessários estudos para mensurar o impacto ambiental e na saúde humana a longo prazo e estratégias para acelerar a biodegradação desse material contaminante.