Цимлянское водохранилище оказывает значительное влияние на водный режим Дона по нескольким причинам:

• Изменение условий прохождения половодных и меженных расходов. 2 После создания водохранилища и ряда низконапорных гидроузлов существенно изменились условия прохождения половодных и меженных расходов, последовал полный перехват стока влекомых и частично взвешенных наносов водохранилищем и гидроузлами. 2
• Сокращение половодья. 4 При строительстве водохранилища и гидроузлов уничтожили многочисленные коммуникации для поступления воды в реку, овраги. 4 Из-за этого многократно сократилось половодье, которое естественным путём каждый год промывало русло Дона. 4
• Изменение качества воды. 35 Даже если количество стоков останется прежним, из-за маловодья в водоёмах вырастет концентрация загрязнений. 3 В тёплое время к этому добавится проблема перегрева, которая чревата массовым замором рыбы — живности будет не хватать кислорода. 3
• Создание условий для развития синезелёных водорослей. 15 В водохранилище созданы все условия для их развития, что может приводить к забиванию водозаборных сооружений и осложнениям с подачей питьевой воды городам и сёлам. 1