Подпертые плотиной воды реки разливаются на десятки, сотни и даже тысячи квадратных километров, затопляя пашни, сенокосы, леса, сады, дороги, линии связи. Перед затоплением приходится переносить населенные пункты и промышленные предприятия. В прибрежной полосе в результате подъема уровня грунтовых вод происходит заболачивание территорий, часто использование земельных угодий становится невозможным из-за подтопления. Например, в зону подтопления Красноярского водохранилища попало 133 населенных пункта, а в зону затопления и подтопления Саяно-Шушенской ГЭС — 19 поселков.
После сооружения водохранилищ изменяется режим стока наносов в нижних бьефах. Здесь благодаря поступлению лишенной наносов воды образуется область местного размыва, глубина в которой может достигать десятков метров. Кроме того, происходит и общий размыв русла, распространяющийся на десятки и сотни километров. Указанные размывы не могут компенсировать потерю стока наносов из-за их отложения в водохранилищах. На многих водохранилищах большие неприятности вызывает размыв берегов. Наиболее интенсивно этот процесс проходит в первые годы формирования береговой зоны водохранилища. На многих водоемах на отдельных участках берега отступили на десятки и сотни метров. Своеобразный «рекорд» установлен на Братском водохранилище на р. Ангаре, где в течение нескольких лет в районе мыса Артумей берег отступил более чем на 750 м. На этом же водохранилище во время шторма произошло обрушение берега, вызвавшее большой оползень, разрушивший горняцкий поселок. Причиной этого был признан плывун органического происхождения.
Водохранилища вносят и очень существенные изменения в гидрологический, гидрохимический и гидробиологический режимы рек. Многие из этих изменений носят явно негативный характер. Например, плотины и водохранилища коренным образом нарушают условия жизни проходных и полупроходных рыб. Было утрачено 2/3 нерестилищ осетра, севрюги, белуги, сельди, поднимавшихся ранее по Волге, Каме, Белой и другим рекам на сотни и даже тысячи километров. В ущерб энергетике производятся весьма значительные «рыбохозяйственные» попуски из водохранилищ Волгоградской и Куйбышевской ГЭС с целью сохранения нерестилищ рыб и продуктивности Волго-Ахтубинской поймы.
Создание плотин и водохранилищ на многих реках земного шара нанесло существенный урон богатейшим заливным лугам. Сооружение водохранилищ нередко ведет к существенному изменению почвенного и растительного покрова прилегающей береговой зоны.
Для разрешения многочисленных противоречий при создании и эксплуатации водохранилищ следует осуществлять все виды хозяйственной деятельности в пределах, не нарушающих нормального функционирования экосистем. Отметим, что из-за нерешенности экологических вопросов было приостановлено проектирование Туруханской, Катунской, Вилюйской, Нижнеамурской ГЭС и Ржевского гидроузла.
