Помимо хозяйственных проблем, освещенных в 5 пункте, последние годы район сталкивается с серьезными экологическими проблемами, связанными с быстрым ростом городов, насыщением территории района промышленными предприятиями, загрязняющими воды Волги, ее притоков и атмосферный воздух. Чрезмерная распаханность земельных угодий и несоблюдение агротехнических приемов приводит к ускорению развития эрозионных процессов. Перегрузка пастбищных угодий и бессистемный выпас скота в Нижнем Поволжье (особенно в Республике Калмыкия) приводят к выбиванию травостоя и опустыниванию пастбищных угодий.
Серьезной экологической проблемой является повышение уровня Каспийского моря, что привело к затоплению обширных территорий Прикаспийской низменности и подтоплению портовых сооружений, городских и сельских поселений, предприятий промышленности, сельского хозяйства, транспортных коммуникаций и других объектов народного хозяйства.
Для устранения или смягчения негативных экологических явлений требуются крупные инвестиции. Однако из-за серьезных экономических трудностей многие предприятия не имеют свободных средств, которые могли бы пойти на эти цели.
Проблема загрязнения волжской воды стала сейчас одной из острейших проблем не только Поволжья, но и всей России, так как Волга протекает по обширной территории Центральной России. На многих предприятиях, расположенных в бассейне Большой Волги, средства фильтрации и очистные сооружения либо отсутствуют, либо требуют срочной и кардинальной модернизации. Из-за отсутствия жесткого экологического законодательства многие предприятия просто не хотят тратить значительные средства на это заведомо, по их мнению, нерентабельное переоснащение.
Для предотвращения опустынивания земель в Республике Калмыкия разработана и реализуется «Федеральная программа действий по борьбе с опустыниванием территории». Получены первые положительные результаты по предупреждению и предотвращению опустынивания земель в Республике Калмыкия.