Pour l'écologue et l'hydrobiologiste, l'anoxie est une diminution de l'oxygène dissous ou présent et biodisponible dans le milieu (sol, sédiment, eau, atmosphère..).

Chez les animaux (aquatiques et terrestres), l'anoxie se traduit par une souffrance tissulaire suivie de la mort par asphyxie. Certains organismes y réagissent en amorçant des processus de survie (fuite des zones les plus pauvres en oxygène, recherche d'oxygène dans l'air en surface pour les espèces mobiles. D'autres comme les moules ferment leurs coquille, mais meurent si le choc anoxique dure trop longtemps.

En présence de certains toxiques qui empêchent l'utilisation par les cellules de l'oxygène dissous dans le sang ou dans les fluides corporels, des animaux peuvent mourir asphyxiés par anoxie interne alors que le taux d'oxygène de l'eau est normal. C'est par exemple le cas lors de pollutions par du cyanures, parfois importantes en aval de sites miniers (mine d'or en particulier).

l'anoxie favorise le développement de bactéries anaérobies ou semi-anaérobies dont certaines peuvent émettre des toxines ou être responsables de pathologies mortelles (botulisme par exemple). En modifiant les populations bactériennes et vivantes du sol ou du sédiment, l'anoxie modifie aussi la chimie du sol ou du sédiment, avec des variations selon la profondeur et le type de milieu.