מקור המים העיקרי ממנו ניזון ים המלח הוא נהר הירדן. עקב בניית סכר דגניה, העוצר את מי הים כנרת מלזרום לירדן, ירדו כמויות המים הזורמות בנהר, וכיום כמות המים המגיעה לים המלח היא זניחה. מקור רוב המים שבכל-זאת מגיעים לים הוא ממי שטפונות בחורף הזורמים לירדן או ישירות אל ים המלח.
מדי כמה שנים נפתח סכר דגניה עקב עליית מפלס מי הכנרת, ואל ים המלח מגיעים יותר מים.
המים המגיעים כיום אל ים המלח אינם מספיקים כדי לאזן את כמות המים המתייבשת, ולכן יורד מפלס מי הים כל העת. מאז שנת 1930 נמצא מפלס המים של ים המלח במעקב, ועד שנת 1997 הוא ירד ביותר מ-21 מ', כשבשנים האחרונות יורד מפלס מי ים המלח במטר אחד בממוצע בכל שנה, מה שגורם לתופעת הבולענים. יש המסבירים את הסיפור המקראי במלחמת ארבעת המלכים (בבראשית פרק י"ד י'), בו ברחו נפלו מלך סדום ומלך עמורה לבארות חימר ומתו, כנפילתם לתוך בולענים.
