Согласно анализу экспертов, среднегодовая температура воздуха в прибрежной зоне Азовского моря демонстрировала устойчивый рост с 1976 по 2024 годы, увеличиваясь на 0,062 °С ежегодно. Температура воды также следовала этой тенденции, поднимаясь на 0,055 °С в год.
Изменились даты, когда температура воды достигает определённых значений. Весной эти даты стали наступать раньше, а осенью — позже. В результате гидрологическая весна на Азовском море теперь начинается примерно на 10-14 дней раньше обычного, около 19 марта.
Климатические изменения вызвали трансформацию ледового покрова моря. В период с 2000 по 2024 годы отмечено сокращение периода ледостава, а в некоторые годы он и вовсе отсутствовал. Параллельно с этим увеличилась вероятность опасных явлений, таких как «ледовое цунами», которое случилось в районе Таганрога в феврале 2025 года.

В настоящее время, начиная с 2006 года, в формировании материкового стока прослеживается период пониженной водности, продолжающийся уже 19 лет.
Изменение климата в сочетании с деятельностью человека приводит к увеличению концентрации соли в водах Азовского моря. В настоящее время средний показатель солёности приближается к 15 промилле. Одной из причин этого является сокращение объёма пресной воды, поступающей из реки Дон. Как следствие, увеличивается приток более солёной воды из Чёрного моря, где средняя солёность составляет 18 промилле.
Повышенная солёность создаёт благоприятные условия для обитания рыб лишь в узкой прибрежной зоне. Многие виды рыб, включая судака, леща и тарань, не могут полноценно питаться и расти в Азовском море из-за высокого содержания соли. Они скапливаются в районе устья Дона, что может создать обманчивое впечатление об изобилии рыбы.