Les écosystèmes aquatiques (lac, cours d'eau, mares, étangs, …), sont déjà soumis à d'importantes pressions liées aux activités humaines et à l'urbanisation (près de la moitié des cours d'eau genevois présente un état écologique insatisfaisant). Ces pressions affectent durablement leurs équilibres. Les substances polluantes issues des activités domestiques, industrielles et agricoles se retrouvent en quantités importantes dans certains milieux, quand bien même des efforts conséquents sont consentis en vue d'en diminuer les apports (75 % des stations de mesures sur les cours d'eau genevois ont une qualité insuffisante du point de vue des pollutions domestiques, industrielles et agricoles). Les écosystèmes des cours d'eau partiellement ou entièrement artificialisés (54 km de cours d'eau, soit 12 % du total, sont enterrés) peinent à se développer. Les apports d'eaux pluviales en provenance des zones urbaines perturbent l'hydrologie naturelle des cours d'eau. L'urbanisation a également fait, et fait encore disparaître des écosystèmes aquatiques tels que des mares et des étangs. Finalement, le système actuel des éclusées sur le Rhône présente d’importants impacts négatifs sur l’écosystème. Des scénarios plus proches du fonctionnement naturel, tenant compte de contraintes techniques et financières, sont à l’étude.
En plus de ces impacts d'ores et déjà bien connus s'ajoutent ceux liés aux changements climatiques, tels que la diminution des débits d'étiage et l'augmentation des températures de l’eau. Le danger est maximal en période estivale, lorsque les débits des cours d'eau sont faibles et leurs températures élevées. À cela s'ajoutent des pressions liées aux loisirs et au besoin légitime de la population d'être en contact non seulement avec la nature, mais également avec l'eau, particulièrement en période de fortes chaleurs. Une surveillance sanitaire des eaux de baignade (bactériologie et cyanobactérie) est de ce fait, à renforcer, ainsi que la prise de mesures exceptionnelles de conservation des espèces aquatiques, par exemple des mises à ban temporaires.
Il est primordial non seulement de protéger les écosystèmes les plus fragiles contre les effets des changements climatiques, mais également de renaturer ou de créer de nouveaux écosystèmes, tout en les rendant aussi fonctionnels que possible du point de vue de la biodiversité (qualité, mise en réseau, etc.). Enfin, il sera également important de prendre en considération les objectifs a priori contradictoires entre le renforcement nécessaire des écosystèmes aquatiques et le besoin d'augmenter les accès à l'eau de la population.