Рыбное население реки Урала после создания водохранилища оказалось в совершенно новых условиях водной среды. Огромный объем водной массы, большие глубины, слабая проточность и отсутствие речного течения, новые химические свойства и иной температурный режим, а также искусственное рыборазведение и акклиматизация новых видов рыб и кормовых организмов привели к коренному изменению структуры фауны рыб. В районе затопления в Урале до 1957 года обитало 24 вида рыб. Ихтиофауна была представлена бентофагами и хищными рыбами. В уловах по численности преобладали подуст и голавль. Из промысловых рыб большое значение имели лещ и плотва. Из хищных видов наиболее обычной считалась щука. Характерным видом был налим. С 1957 года на водоеме стали проводиться рыбоводно-мелиоративные и акклиматизационные работы, которые определили новую структуру рыбного населения. В водохранилище запущены сазан, карп, судак, стерлядь, корюшка, чудский сиг, ладожский рипус, пелядь, белый амур, толстолобик, ручьевая форель. Одни виды в водоеме не прижились, другие — очень немногочисленны и встречаются в единичных экземплярах. В настоящее время с учетом акклиматизированных, в том числе очень редких видов, разнообразие ихтиофауны водохранилища составляют около 40 видов и подвидов рыб, относящихся к 13 семействам.