Durante la primera fase, la proliferación de algas provoca que la luz solar penetre hasta las capas más inferiores de los ecosistemas acuáticos. Como consecuencia, la vegetación muere al no poder llevar a cabo la fotosíntesis.

En la segunda fase, microorganismos como las bacterias se alimentan de la materia muerta y consumen el oxígeno que necesitan otras especies como peces y moluscos para sobrevivir. Asimismo, en esta fase se generan algas de carácter tóxico y microorganismos patógenos que favorecen el desarrollo de enfermedades.

El primer síntoma de un agua contamina por exceso de nutrientes es el cambio en la coloración del agua. La evolución de diferentes especies de microalgas y fitoplancton crea un color verdoso, debido a que todas estas especies son mixotróficas, es decir, hacen la fotosíntesis al igual que los vegetales.

El cambio en la coloración lleva intrínsecos cambios más radicales en la composición química del agua. Estos cambios pueden no sentar nada bien a las especies autóctonas, muchas de ellas sensibles. Sin embargo, puede suceder todo lo contrario, y que estos cambios estimulan la presencia de organismos no nativos que ahora encuentran un entorno favorable para desarrollarse. En cualquier caso, ya hay signos claros de rotura de equilibrio en el ecosistema.

Según evoluciona el problema y los residuos de nitrógeno y fósforo continúan acumulándose en el agua, la eutrofización avanza y aparecen alteraciones físicas en el medio. Una de ellas es el bloqueo de la penetración de luz hacia el fondo del ecosistema, causado por una mayor evolución del fitoplancton, ubicado en la superficie del agua.

El aumento de organismos vivos de algas unicelulares aumenta la concentración de materia orgánica y, por tanto, la cantidad de elementos en descomposición, creado por organismo que viven preferentemente en entornos con baja disponibilidad de oxígeno.

Aquí se produce la lucha entre el fitoplancton, productor y consumidor de oxígeno, y organismos descomponedores de materia orgánica, que únicamente absorben oxígeno, alterando la demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

La acumulación de restos orgánicos de materia orgánica en descomposición aumenta el problema de la eutrofización, especialmente en agua estancada, como es lo habitual en lagos y mares. En este punto, el ecosistema cada vez se va pareciendo más y más a un estanque o pantano, con bajos niveles de oxígeno y presencia de animales.