Рыбинское водохранилище планировалось как самое большое по площади искусственное озеро в мире.

Строительство Рыбинского гидроузла началось в 1935 году у деревни Переборы выше места впадения Шексны в Волгу. Осенью 1940 года русло Волги перекрыли, 13 апреля 1941 года началось наполнение чаши водохранилища. Для завершения работы пришлось переселить на новые места 130 000 чел. — жителей 663 селений и города Мологи, затоплено три четверти территории Весьегонска. Заполнение продолжалось до 1947 года. В том числе было затоплено 3645 км² лесов. На дне Рыбинского водохранилища покоятся деревни, кладбища и даже целые сёла с церквями. В основном такие подводные сёла находятся вблизи пошехонских и брейтовских берегов.

После наполнения чаши Рыбинского водохранилища ушла под воду и была изъята из хозяйственного оборота восьмая часть ярославской земли, в том числе 80 тысяч га лучших в Поволжье пойменных заливных лугов, травы которых по своему качеству не уступали травам с альпийских лугов, более 70 тыс. га веками возделываемой пашни, более 30 тыс. га высокопродуктивных пастбищ, более 250 тыс. га грибных и ягодных лесов[2].

Берега Рыбинского водохранилища преимущественно низкие, по его побережью тянутся сырые луга, леса, болота. Лишь местами по долинам затопленных рек можно встретить обрывы, поросшие соснами. Высота волн достигает двух метров. С появлением Рыбинского водохранилища климат в прилежащих к нему районах изменился. Лето стало более влажным и прохладным, перестали вызревать пшеница и лён. На зиму водохранилище замерзает. Лед держится с середины ноября до начала мая. Средняя толщина льда достигает 60—70 сантиметров. От северо-западной части берега Рыбинского водохранилища довольно часто отрываются большие пласты торфа, поросшие растительностью и даже мелкими деревцами. Они автономно плавают по всей акватории, создавая минибиосистемы.

Судовой фарватер идёт вдали от берегов. Навигация длится в среднем 190 дней. Порты: Череповец — при впадении в водохранилище реки Шексны, Весьегонск — при впадении реки Мологи. Через Шексну водохранилище связано с Волго-Балтийской водной системой.

Рыбинское море — гигантская лаборатория Института биологии внутренних вод РАН. В северо-западной его части расположен Дарвинский заповедник, специализирующийся на исследованиях по влиянию водохранилища на природные комплексы южной тайги.

Рыбные запасы Рыбинского водохранилища достаточно велики и позволяют эффективно вести как промышленный, так и любительский лов в течение всего года, кроме установленного периода запрета лова на время нереста.

Обобщение наблюдений за рыбным населением водохранилища в течение продолжительного времени дало возможность проследить динамику количественных и качественных показателей. Ранее в водоемах зоны залития обитало 38 видов рыб, после его заполнения в 1941—1942 годах количество видов при исчезновении всех проходных рыб снизилось до 27. Затем ихтиофауна пополнилась ряпушкой и корюшкой, проникшими из Белого озера, и в 1970-х годах было уже зарегистрировано 35 видов рыб, включая акклиматизированных сиговых рыб и угря. Большинство акклиматизантов не прижилось, отмечаются только единичные поимки пеляди и угря, но в последнее время из водохранилищ Волги проникли два новых вида — бычок-головач и тюлька. Таким образом, в водохранилище и притоках сейчас обитает 37 видов рыб.

Рыбные запасы Рыбинского водохранилища составляют: стерлядьтюлька (семейство сельдевые), ряпушка и пелядькорюшка (семейство корюшковые), щука (семейство щуковые), угорь (семейство угревые), сом (семейство сомовые), налимбычок-головач (семейство бычковые), подкаменщик (семейство рогатковые), вьюн, голец, щиповка обыкновенная (семейство вьюновые). Наиболее разнообразно представлено семейство карповых рыб: синец, лещ, белоглазка, быстрянка, уклейка, жерех, густера, карась золотой, карась серебряный, подуст, сазан, пескарь, голавль, язь, елец, чехонь, плотва, линь, гольян (семейство осетровые), (семейство сиговые), (семейство тресковые), озерный и обыкновенный. Основные виды рыб, вылавливаемых в водохранилище: лещ, плотва, синец, снеток, налим, щука, судак, окунь.