Воспроизводство рыбных запасов в водохранилищах происходит в основном в естественных условиях.
Кроме того, на рыбоводных предприятиях, в рыбопитомниках, нерестово-выростных хозяйствах, отгороженных заливах водохранилища осуществляется искусственное разведение ценных промысловых рыб. Выращенная молодь рыб в рыбоводных хозяйствах выпускается в водохранилища и таким образом пополняются запасы промысловых рыб.
Благоприятные условия для естественного воспроизводства рыб обеспечиваются путем выполнения комплекса рыбоохранных и мелиоративных мероприятий: установления запретного периода на лов рыбы во время ее нереста и развития молоди, проведения работ по мелиорации естественных нерестилищ и установки искусственных нерестилищ, лимитирования вылова ценных промысловых рыб, введения меры на промысловую рыбу.
Для обеспечения воспроизводства рыб большое значение имеет благоприятный уровенный режим водохранилищ и состояние естественных нерестилищ. Органы рыбоохраны ежегодно предъявляют к водохозяйственным и энергетическим организациям требования по обеспечению на водохранилищах благоприятного уровенного режима для воспроизводства рыбных запасов. Ими предусмотрено:
в период размножения рыб поддерживать постоянный уровень воды в водохранилищах, не допуская его снижения, которое губительно сказывается на развитии икры, отложенной в прибрежной мелководной зоне водохранилища, а также ранней молоди, находящейся на этих участках;
весенне-летнюю сработку уровня воды для энергетических или сельскохозяйственных целей осуществлять плавно; она должна составлять не более 2 см/сут для обеспечения своевременного ухода молоди рыб вместе с водой из мелководных участков и предотвращения ее гибели в остаточных отшнурованных водоемах, а также для осушения мелководий и образования на них растительного нерестового субстрата.
Осенне-зимняя сработка воды из водохранилища для энергетических целей также должна быть медленной и плавной, в целях создания благоприятных условий для выхода рыбы из прибрежных осушаемых и промерзаемых участков водохранилища. Оставшаяся рыба в этих участках обычно погибает от заморов и придавливания оседающим льдом.
Естественные нерестилища, оставшиеся в водохранилищах, необходимо ежегодно освобождать от излишней растительности, кроме того, следует предотвращать их заиление и захламление. Для литофильных рыб, откладывающих икру на грунте, подсыпать соответствующие грунты-песок, гравий, гальку. В период размножения рыб в водохранилищах устраивают и искусственные нерестилища различного типа.
Искусственное разведение промысловых рыб способствует увеличению рыбопродуктивности и уловов рыбы (согласно проектным расчетам) на 20—30 %. При водохранилищах построены рыбоводные предприятия по искусственному разведению рыбы — рыбоводные заводы, рыбопитомники, нерестово-выростные хозяйства, рыбопитомники в отгороженных заливах.