有研究指出光污染使得湖里的浮游生物的生存受到威脅，如水蚤，因為光害會幫助藻類繁殖，制造赤潮，結果殺死了湖里的浮游生物及污染水質。
光污染還會破壞植物體內的生物鐘節(jié)律，有礙其生長，導致其莖或葉變色，甚至枯死;對植物花芽的形成造成影響，并會影響植物休眠和冬芽的形成。
光污染亦可在其他方面影響生態(tài)平衡。例如，人工白晝還可傷害昆蟲和鳥類，因為強光可破壞夜間活動昆蟲的正常繁殖過程。同時，昆蟲和鳥類可被強光周圍的高溫燒死。鱗翅類學者及昆蟲學者指出夜里的強光影響了飛蛾及其他夜行昆蟲的辨別方向的能力。這使得那些依靠夜行昆蟲來傳播花粉的花因為得不到協(xié)助而難以繁衍，結果可能導致某些種類的植物在地球上消失，并在長遠而言破壞了整個生態(tài)環(huán)境。
候鳥亦會因為光污染影響而迷失方向。據美國魚類及野生動物部門推測，每年受到光污染影響而死亡的鳥類達至四至五百萬，甚至更多。因此，志愿人士成立了關注致命光線計劃，并與加拿大多倫多及其他城市合作在候鳥遷移期間盡量關掉不必要的光源以減少其死亡率。
此外，剛孵化的海龜亦會因為光污染的影響而死亡。這是因為它們在由巢穴步向海灘時受到光害的影響而迷失方向，結果因不能到達合適的生存環(huán)境而死亡。年輕的海鳥亦會受到光污染的影響使它們在由巢穴飛至大海時迷失方向。
夜蛙及蠑螈亦會受到光污染影響。因為它們是夜行動物，它們會在沒有光照時活動，然而光害使他們的活動時間推遲，令到其活動及交配的時間變短。
