بلغت نسبة ملوحة البحر الميت حوالي 34.2% مما يجعله أكثر ملوحة بنسبة 9.6 مرة من المحيط، حيث يحتوي على كميات كبيرة من الأملاح والمعادن، كما يختلف التركيب الكيميائي لمياهه عن مياه أي بحر آخر، فقد وُجد أن الملوحة الكلية للبحر الميت تبلغ 276 غراماً لكل كيلو غرام من أيونات؛ الصوديوم، والكلور، والمغنيسيوم، والكالسيوم، والبوتاسيوم، والكبريتات، والبروم، والهيدروكربونات، وفي المقابل فإن الملح المكون لمعظم المحيطات يتكون بنسبة 85% من أيونات الكلور والصوديوم فقط، ومن الجدير بالذكر أن نسبة الملوحة العالية تجعل منه مكانًا لا يمكن أن توجد فيه أي حياة حيوانية أو نباتية.
يقع البحر الميت في وادي صدع يغطي أكثر من 1000 كيلومتر، حيث يمتد من طرف شبه جزيرة سيناء شمالاً إلى تركيا، ويعتبر أخفض نقطة على سطح الأرض، وقد كانت سلسلة من البحيرات تغذي هذا الوادي في القدم، إلا أن آخرها اختفى منذ 15000عام، ولم يبقَ في المنطقة سوى البحر الميت والذي يتغذى على مياه نهر الأردن فقط، ولا يوجد فيه أي منافذ، وهذا بدوره يؤدي إلى انحصار المياه في المنطقة المغلقة، وبالتالي تتبخر بشكل أسرع مما هي عليه في المحيط المفتوح، تاركة وراءها الكثير من الأملاح.
أدى الانخفاض الحاد في تدفق المياه من نهر الأردن باتجاه البحر الميت في بداية الستينات إلى زيادة ملوحة مياه الطبقة العليا للبحر الميت تدريجياً، حيث أصبحت المياه العلوية في أواخر سبعينات القرن العشرين أكثر ملوحة وكثافة من الطبقات السفلية، ولكن لأنها ظلت أكثر دفئاً منها، إلا أنه في شتاء عام 1978م، أصبحت الطبقة العلوية باردة ومشبعة بدرجة كافية لتنزل إلى أسفل، مما أدى إلى تكون مزيج من طبقات المياه فيه