Naast het effect op de visbestanden, heeft visserij ook invloed op alle organismen die hiermee samenhangen; het ecosysteem. Of er nu gevist wordt op roof- of prooivissen, het evenwicht van een ecosysteem wordt hierdoor aangetast en dit kan grote gevolgen hebben. De mate van verstoring hangt sterk af van de gebruikte visserijmethode.
Door predatoren (roofvissen) als tonijn, haai, zwaardvis of zalm weg te vissen, krijgen de prooivissen de kans om explosief in aantal te gaan groeien. Dit kan ertoe leiden dat zij andere soorten wegconcurreren of dat zij teveel eten van een andere soort waardoor deze bedreigd wordt in zijn voortbestaan. Dit leidt tot een verstoring van het evenwicht. Andersom werkt het ook negatief: door prooivissen (bijvoorbeeld ansjovis, sardines en haring) weg te vissen worden hun natuurlijke predatoren bedreigd, bijvoorbeeld zeevogels en zeezoogdieren. Ook het wegvissen van herbivore (plantenetende) vissen kan zorgen voor grote problemen. Wanneer herbivore vissen bijvoorbeeld weggevist worden van een koraalrif, wordt dit rif niet meer begraast. Hierdoor raakt het in korte tijd overgroeid door algen en sterft.
Zelfs indien de visstand, ondanks de visserij, op peil blijft, dan nog wordt de gezondheid van de populatie negatief beïnvloed. De reden hiervoor is dat er vaak selectief op een bepaalde grootte van de vis gevist wordt, waardoor de draagkracht van de populatie sterk verminderd. De gemiddelde leeftijd van de populatie gaat sterk achteruit en ook haar genetische diversiteit wordt minder.
Een visserijmethode die zeer destructief is voor het omliggende ecosysteem is het bottom-trawlen. Hierbij wordt een groot net over de zeebodem geschraapt, dat de bodem omwoelt en alle organismen die daar leven vangt, of in ieder geval verstoort. Koraalriffen, zeegrasvelden en oestervelden worden volledig vernield door dit soort activiteiten en hiermee de leefomgeving van vele (bodem)soorten.