Рыбинское водохранилище влияет на климат региона: с его появлением климат в прилежащих к нему районах смягчился, уменьшились морозы, ближе к зимнему периоду сместились сроки заморозков. 3 Также заметно прохладнее стало лето, а количество осадков в летний период увеличилось. 4

В экологии региона водохранилище также оказывает следующее воздействие:

• Изменение гидрологического режима грунтовых и подземных вод в прилегающих к водохранилищу территориях. 4 В этих условиях деградируют прибрежные леса, не успевают вызревать и вымокают сельскохозяйственные культуры. 4
• Подтопление земель. 14 На переувлажнённых землях урожаи падают, в городах повышается уровень грунтовых вод, многие здания весной и осенью оказываются в подтопленном состоянии. 1
• Размытие берегов. 12 В воду обрушиваются целые пласты почвы, иногда — вместе с деревьями. 2
• Застой вод в реках, наполняющих водохранилище. 2 От этого гибнет рыба, бурно размножаются водоросли, заболачивается местность. 2