Современное эколого-биологическое состояние вод р. Дон и его притоков в пределах Воронежской области в полной мере отражает экологическую обстановку, сложившуюся на водосборной территории. Антропогенное воздействие на поверхностные воды осуществляется повсеместно, их экологическое качество формируется под воздействием всей совокупности загрязнений, которые поставляются с водосборной территории с рассеянным поверхностным стоком, посредством инфильтрации атмосферных осадков через зону аэрации в подземные воды, с атмосферным массопереносом веществ, с непосредственным поступлением сточных вод в водоемы.
В бассейне верхнего Дона изучено экологическое качество природных и искусственных водных объектов, на примере Дона и ряда его притоков, и Воронежского водохранилища. В условиях глобального изменения климата и повсеместного загрязнения поверхностных вод региона наблюдается их эвтрофирование. Это проявляется в заилении водотоков, в «цветении» вод цианобактериями, что сопровождается ухудшением экологического состояния вод.