Vsako leto se zgodi več tisoč manjših razlitij nafte. Do razlitja nafte lahko pride zaradi malomarnosti, okvare opreme, naravnih nesreč ali namernega odlaganja. Ta razlitja so lahko uničujoča za okolje in prostoživeče živali, ki obkrožajo epicenter razlitja. Na srečo so molekule olja hidrofobne, kar pomeni, da večinoma plavajo na površini vode, zaradi česar je čiščenje s čolni vsaj teoretično možno.
Ko pride do razlitja nafte, olje sprva ostane koncentrirano, vendar se s časom začne hitro širiti v vse smeri, pri čemer nastane oljni madež. Če se razlitja nafte odkrijejo zgodaj, se lahko uporabi tehnika čiščenja sežiganja na mestu, ki se imenuje gorenje na mestu. To je najbolj benigna metoda čiščenja, a tudi ena izmed najbolj redko uporabljenih metod, saj mora imeti olje najmanj 0.12 palca (3 mm) na površini vode, da se ohrani samostojna opeklina, in razlitja olja se hitro razširijo na tanjše dimenzije.
Boom, vrsta ograde, ki plava na površini vode, se lahko uporablja za zadrževanje razlitja nafte in umetno povečanje njihove debeline. Posebne ognjevarne nosilce se uporabljajo v povezavi s sežiganjem na mestu samem. Kadar je kurjenje na kraju samem neizvedljivo zaradi debeline razlitja, se za zadrževanje olja uporabljajo ograje, tako da se lahko uporabljajo skimmerji – posebni čolni s plastiko, ki vpija olje, ali sesalniki.
Kadar je čiščenje z nosilci ali skimmerji nepraktično, se lahko uporabijo kemična disperzanta. Kemična disperzantna sredstva se uporabljajo za razgradnjo potepuškega olja in zmanjšanje njegovega vpliva na plaže in vodne divje živali.
Čiščenje velikih razlitij nafte je lahko zelo drago, desetine ali stotine milijonov ameriških dolarjev. Globe za razlitja so običajno primerljivo visoke. Ko se razlitje nafte razširi na veliko območje, tvori sijaj, zelo tanek sloj olja v mavrični barvi na površini vode.
Eno največjih razlitij nafte v zgodovini je bilo razlitje nafte Exxon Valdez v Soundu Prince William na Aljaski. Približno 25 % od 50 milijonov galon ladijske nafte je bilo razlitega, kar ustreza približno 125 olimpijskim bazenom, v incidentu pa je umrlo približno 250,000 ptic. Zaradi tega dogodka je vlada Združenih držav še povečala strogost svojih glob in predpisov, namenjenih preprečevanju razlitja nafte. Kljub temu še vedno prihaja do razlitja nafte; leta 2010 je eksplozija na Deepwater Horizon, vrtalni napravi v Mehiškem zalivu, po znanstvenih ocenah povzročila razlitje več kot 205 milijonov galon.