A pesar de la disminución de las emisiones antropogénicas de mercurio (Hg) en Europa y de la prohibición y restricción de muchos contaminantes orgánicos persistentes (COP) bajo la Convención de Estocolmo, los mamíferos marinos del Mediterráneo todavía tienen una de las cargas corporales más altas de contaminantes persistentes en el mundo. Además, la cuenca mediterránea es una de las más sensibles al cambio climático, con cambios probables en el ciclo biogeoquímico y la biodisponibilidad de Hg, la productividad primaria y la longitud y composición de las redes tróficas pelágicas. La disponibilidad de recursos alimentarios para los mamíferos marinos también se ve afectada por la sobrepesca generalizada y el creciente número de especies exóticas que colonizan la cuenca. Después de informar sobre los hallazgos más recientes sobre el ciclo biogeoquímico de Hg en el mar Mediterráneo y los factores físico-químicos y bioecológicos que determinan su excepcional bioacumulación en odontocetos, esta revisión discute posibles cambios futuros en la biodisponibilidad del metal. Modelos recientes de océano-atmósfera-tierra predicen que en los mares de latitudes medias, el calentamiento del agua (que en el Mediterráneo es un 20% más rápido que el promedio global) probablemente disminuirá la solubilidad de Hg y favorecerá la fuga del metal a la atmósfera. Sin embargo, la cuenca ha sido afectada durante miles de años por entradas naturales y antropogénicas de metales y el cambio climático con el aumento del nivel del mar (3.6 +/- 0.3 mm por año en las últimas dos décadas), y la frecuencia de eventos climáticos extremos probablemente remobilizará una gran cantidad de Hg legado de suelos, ríos y sedimentos costeros. Además, posibles cambios en las redes tróficas pelágicas y la disponibilidad de alimentos podrían determinar cambios dietéticos y tasas de crecimiento más bajas en los cetáceos mediterráneos, aumentando su carga corporal de Hg. Aunque, en la adultez, muchos mamíferos marinos han evolucionado la capacidad de desintoxicar el monometilmercurio (MMHg) y almacenar el metal en el hígado y otros órganos como cristales insolubles de HgSe, en las poblaciones mediterráneas más expuestas al metal, este proceso puede agotar el reservorio biológico de Se, aumentando su susceptibilidad a enfermedades infecciosas y trastornos autoinmunes. Los mamíferos mediterráneos también se encuentran entre los más expuestos del mundo a los COP heredados, micro y nanoplásticos, y contaminantes de interés emergente. La exposición concomitante a estos productos químicos sintéticos puede representar una amenaza mucho más seria que la disminución de Se. Desafortunadamente, como lo muestran los datos de la literatura resumidos en esta revisión, las poblaciones más expuestas son aquellas que viven en la cuenca noroeste, la principal área de alimentación y reproducción para la mayoría de los cetáceos mediterráneos, declarada santuario para su protección desde 2002. Así, mientras se enfatiza la adopción de todos los enfoques disponibles para mitigar la presión antropogénica con la pesca y el tráfico marítimo, se recomienda dirigir los esfuerzos de investigación futuros hacia la evaluación de posibles efectos biológicos, a nivel individual y poblacional, de la exposición crónica y simultánea a Hg, COP heredados, contaminantes de interés emergente y microplásticos.