Цимлянское водохранилище создано в 1952—1953 гг. на р. Дон при сооружении Цимлянской ГЭС в Волгоградской и Ростовской областях для получения электроэнергии, водоснабжения городов и промышленных предприятий, орошения, развития судоходства и рыбного хозяйства.
Площадь водосбора в створе гидроузла 255000 км2, средний годовой сток — 22300 млн. м3, за половодье—15100 млн. м3. В многоводные годы сток равен 44400 млн. м3, в маловодные — 9500 млн. м3.
При ЦПУ 36 м площадь водохранилища 270 тыс. га, при минимальном уровне (в предпаводковый период) — 188,5 тыс. га. Уровень срабатывается в основном в осенне-зимний период на глубину 5—6 м для энергетических целей, в летний период — для транспортных. Высокий уровень наблюдается с апреля до июля. В маловодные годы водохранилище не наполняется до проектной отметки на 3—4 м.
Полная вместимость водохранилища 23860 млн. м3, полезная — 11540 млн. м3. Подпор распространяется по р. Дон на 360 км. Максимальная ширина равна 38 км, максимальная глубина в приплотинной части — 35 м. На площадь мелководий с глубинами до 10 м приходится две трети водохранилища, причем только 13,4 % площади имеет глубину 15 м и более.
В водохранилище имеется четыре плеса: Верхний, Чирской, Потемкинский, Приплотинный, которые разграничиваются сужениями береговой линии и различаются морфометрическими, гидрологическими и промыслово-биологическими особенностями.
Верхний плес находится в границах подпора воды от станицы Трехостровской — устья р. Иловли до железнодорожного моста у станции Ложки. Протяженность его в зависимости от уровня воды колеблется от 60 до 102 км, площадь составляет 11—32 тыс. га. В верхнем плесе почти полностью в течение всего года сохраняется речной режим.
Чирской плес расположен в пойме р. Чир, от железнодорожного моста у станции Ложки до сужения берегов у хутора Ильмень-Суворовский и представляет собой верхнюю озеровидную мелководную, со слабой проточностью часть водохранилища. Площадь плеса колеблется от 29 до 47 тыс. га в маловодные и до 54—55 тыс. га в многоводные годы. Средняя глубина Чирского плеса 4,5 м, минимальная — 14 м, максимальная ширина — 22 км, протяженность — 28 км.
Потемкинский плес находится в центральной части водохранилища — от хутора Ильмень-Суворовского до станции Кривской. Площадь его равна 104 тыс. га, средняя глубина — 8,8 м, максимальная ширина — 22 км, протяженность по судовому ходу — 68 км. Осушаемая площадь равна 6—15 тыс. га.
Приплотинный плес занимает пойму Нижнего Дона от станицы Кривской до плотины Цимлянского гидроузла. Площадь его равна 84—90 тыс. га при длине 45 км и ширине 38 км. Этот плес наиболее глубоководный: максимальная глубина 35 м, средняя — 11 м. Осушаемая площадь равна 6,0—15,8 тыс. га.
Водохранилище имеет 15 притоков рек, из которых 7 левобережных — Иловля, Тишанка, Пашенная, Донская Царица, Аксай Есауловский, Аксай Курмоярский, Мышковка и 7 правобережных — Голубая, Лиски, Чир, Аксенец, Солоная, Цимла и Россошь.
В приустьевой части этих рек образовались мелководные заливы, имеющие большое значение для размножения рыб и нагула молоди. Наиболее крупные заливы образовались в устьях Цимлы, Чира, Аксая. Ихтиофауна представлена 44 видами. Основными промысловыми рыбами являются лещ, синец, чехонь, судак, сом, берш, рыбец, густера.
В Цимлянском водохранилище сформировались промысловые запасы азовской кильки. Ихтиомасса кильки в 1982 г. была определена в размере 20,6 тыс. т. Даны рекомендации по ее отлову в весенний (апрель — май) и осенний (октябрь — ноябрь) периоды, когда образуются большие скопления ее при высоких упитанности и жирности. Объем вылова рекомендован не более 2—5 тыс. т в год в зависимости от запаса кильки и численности хищных рыб, питающихся килькой. Остальная часть ихтиомассы должна оставаться для питания промысловых рыб — судака, берша, сома, жереха и др.
Вылов кильки рекомендовано осуществлять в Потемкинском и Приплотинном плесах. В других районах лов ее не рекомендован в связи с повышенным количеством придавливаемой молоди ценных промысловых рыб.
Промысловая рыбопродуктивность в Цимлянском водохранилище в 1987 г. составила 56 кг/га вместо 36 кг/га в 1980 г.
Промысловый лов рыбы ведут рыболовецкие колхозы Волжского и Ростовского рыбакколхозсоюзов.