Les scientifiques considèrent que la Volga est vouée à une catastrophe écologique certaine, des suites de l'activité et de la négligence humaines, si des mesures ne sont pas prises en urgence. La création d'une succession de bassins artificiels le long de la Volga a entraîné le développement d'industries gourmandes en eau et nocives pour l'environnement. Leurs eaux usées constituent la principale cause de pollution dans la zone.
Les eaux de la Volga sont principalement contaminées par des substances organiques à acidification élevée, qui entrent en décomposition, absorbant l'oxygène de l'eau sans en laisser pour la respiration des poissons. Le taux limite de demande biologique en oxygène (DBO) a été dépassé de 50% en 2005. Cela revient à dire que les eaux de la Volga et de ses bassins étaient déjà à moitié mortes. Les instances de contrôle ont ensuite relevé du phénol, des produits pétroliers, de l'ammonium, du nitrate d'azote, du zinc dans une concentration de 17 à 91% supérieure aux plafonds tolérés .
Par ailleurs, le fleuve est également pollué par la décomposition du planton organique et des poissons qui meurent dans les turbines des centrales hydroélectriques. L'équilibre vital mis en place il y a des millions d'années est alors troublé . Selon le quotidien Rossiïskaïa Gazeta, 72.867 millions de poissons de moins d'un an passent tous les ans dans les 22 turbines du réservoir de Volgograd, créant des problèmes en raison de leur décomposition.
Des scientifiques de Saint-Pétersbourg ont développé une méthode relativement simple et peu onéreuse de ressusciter le grand fleuve et ses lacs. Il s'agit d'un système destiné à pulvériser dans le courant en amont immédiat du barrage des bulles d'air à une pression déterminée. Si elles sont bien calibrées, les bulles rééquilibrent la pression de l'eau et permettent au plancton et aux petits poissons de survivre. Cependant, les chercheurs sont dans l'incapacité de la mettre en application en raison de la résistance opposée par l'appareil administratif. Les autorités en charge des centrales, comme RAO EES Rossii, nient avoir connaissance de dégâts provoqués par les turbines sur le milieu fluvial, et empêchent la progression du programme, au point mort depuis 2000 selon ses auteurs.
