製塩業は大量の燃料を消費する産業である。瀬戸内海沿岸は製塩が盛んであったため、燃料としての木材を供給した里山は次々にはげ山となっていった（詳しくは里山を参照）。瀬戸内海に白砂青松が多かった理由の一つとして、こうしてはげ山となった里山から花崗岩が浸食により流出し、川を流下して瀬戸内海に入り「白砂」となったという指摘がある。
太平洋ベルト工業地域の一角を担う瀬戸内工業地域を形成し、全工業地域総出荷額のおよそ9％を占める。西部は北九州工業地帯を形成し、東部は三大工業地帯の一つである阪神工業地帯を形成している。
大阪、神戸、堺、和歌山、姫路、倉敷、福山、呉、坂出、新居浜、宇部、苅田、中津、大分などの工業都市が沿岸部に集中する。
石油化学工業、鉄鋼業、造船業、自動車、製紙、セメントなど。
また海の中の離島であることを生かし、亜硫酸ガスによる煙害で批判を浴びていた銅精錬業が瀬戸内海に進出した。三菱マテリアルの直島、住友金属鉱山の四阪島など。
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昭和45年から昭和51年にかけて赤潮の発生件数は約80件から約300件と上昇し、その後徐々にではあるが減少傾向にあるものの平成14年の発生件数は約100件が確認されており、同年の発生海域は大阪湾・紀伊水道・播磨灘の淡路島の対岸域・燧灘の愛媛県域・広島湾・防予諸島・周防灘等である。赤潮の発生に伴ない養殖のハマチ・タイ・真牡蠣の他、天然魚介類の漁業被害が起きている。
1992年（平成4年）8月27日に環境庁告示第67号により、海水中の窒素や燐が海洋プランクトンに対して影響を与え、著しく増殖を生ずる畏れのある海域として閉鎖性海域として指定され、赤潮を初めとして2004年と2005年には発生原因が不明の藻により底引き網漁などの漁獲に打撃を与えている。