Цимлянское водохранилище оказывает значительное влияние на экосистему Азовского моря, в частности, из-за сокращения притока пресной воды в море после строительства плотин, в том числе Цимлянского гидроузла на Дону. 5

В результате повышается уровень солёности Азовского моря. 5 В центральном секторе моря солёность увеличилась с 10,5 ‰ до 14–14,5 ‰, а в Таганрогском заливе — с 1‰ до 11,5‰. 5

Это нарушает биологические процессы и приводит к снижению количества рыбы в Азовском море. 12 Кроме того, с солёными водами в Азовское море проникают животные из Чёрного моря, которые смогли приспособиться к жизни в слабосолёных и пресных водах. 5

Также строительство Цимлянской плотины привело к перекрытию нерестовых путей рыб и оскудению донской поймы, которая служила нерестилищем азовских рыб. 34