大堡礁白化的主要原因有以下幾點：
全球氣候變暖和聖嬰現象導致海水溫度異常升高。珊瑚礁中的黃藻和珊瑚蟲屬於共生關係，為珊瑚蟲提供生存必須的營養物質。然而，海水溫度上升導致大量黃藻離開或死亡，失去營養供應的珊瑚蟲也大面積死亡，從而使珊瑚礁產生白化現象。此外，海水溫度升高也會增加珊瑚的患病機率，進一步引發珊瑚礁白化。這是大堡礁白化的最主要原因。
人類活動帶來的污染物質和過度捕撈也對大堡礁造成了壓力，加劇了白化現象。
海水酸化也是導致珊瑚礁白化的重要原因。隨著工業時代化石燃料的燃燒，大氣中二氧化碳濃度上升，導致海水吸收大量二氧化碳並產生碳酸，推高了海水的酸度。酸化的海水對珊瑚碳酸鈣外殼的溶解能力增強，使得珊瑚礁的石灰化進程變慢，進一步加劇了白化現象。