Водні ресурси України зазнають безпосереднього впливу внаслідок зміни клімату. Україна вже зараз відноситься до групи країн з обмеженими запасами води і є найменш забезпеченою водою країною в Європі. Так, зменшення опадів вказують на те, що літні потоки річок можуть зменшитись вполовину по всій Центральній Європі та Україні. Внаслідок цього значно зросте потреба у воді, а також почастішають сильні посухи. У випадку зменшення водності річок басейну р. Дніпро уникнути дефіциту води за рахунок зміни характеру керування каскадом Дніпровських водосховищ неможливо.
В Україні посухи спостерігаються навіть у північних та західних регіонах, яка вважаються зонами достатнього вологозабезпечення. Наприклад, у 2015 р. там мала місце така посуха, якої раніше ніколи не було. Вчені стверджують, що якщо така тенденція триватиме й далі, то Україна може втратити кліматичне різноманіття — буде одна посушлива кліматична зона, схожа на нинішній степ, а на Півдні країни без зрошування не можна буде вирощувати ніякі сільськогосподарські культури.
В озерах очікувано зменшуватиметься кількість кисню, зростуть обсяги водоростей та бактерій навіть в глибоких водах. Це впливатиме на рибальство шляхом зменшення виловів. На півночі України щорічний річний стік може зрости на 15–25%. Зимовий стік збільшиться, а весняний зменшуватиметься. На Півдні та Південному Сході України щорічний стік річок може зменшитись на 30–50%, що підвищує ризики посух та екстремальних повеней. На Півдні та Південному Сході погіршиться якість поверхневих вод, що потребуватиме як додаткових заходів з очищення води, так і можливого транспортування води в ці регіони. У випадку недостатності поверхневих вод потрібно буде залучення підземних вод глибоких горизонтів. Якщо від р. Дніпро будуть недостатньо заповнюватись водою суміжні водойми, то можливі введення заходів суворого водозбереження, таких як встановлення графіків споживання води населенням, обмеження іригації, зменшення глибини навігації для суден до 2,6 м. Потрібні будуть додаткові заходи та ресурси для викопування морського дна для уможливлення судноплавства. Очікувано погіршиться якість води у р. Дніпро. Зважаючи на те, що його води вже зараз є сильно забрудненими, в майбутньому очікується використання глибоких підземних вод у якості питної води. Очистка наявної води вимагає не лише хімічних ресурсів. Викиди, які скидаються до р. Дніпро під Києвом, очищуються не лише хімікатами, а й рослинами, що ростуть в річках. При втраті зазначених рослин (втраті біорізноманіття) воду з Дніпра не можна буде використовувати вниз за течією (тобто на значній території України) навіть для технічно-побутових потреб.