Характерной чертой советского гидроэнергостроительства стало сооружение каскадов ГЭС. Каскад ГЭС – это группа ГЭС, расположенных по течению реки. В каскадах ГЭС электростанции располагают ступенями по течению реки, и каждая из них последовательно использует энергию водного стока. На крупных равнинных реках созданы гидроузлы, состоящие из плотины, водохранилища, шлюзов для пропуска судов, рыбоходов. Создание гидроузлов позволяет одновременно решать несколько задач: вырабатывать электроэнергию, орошать земли, обеспечивать хозяйство водой, улучшать условия судоходства, способствовать поддержанию и развитию рыбоводства и рыболовства.
Среди волжских ГЭС: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Нижегородская (Горьковская), Чебоксарская, Волжская I (Самарская, ранее им. В.И. Ленина), Саратовская, Волжская II (Волгоградская, ранее им. ХХ съезда КПСС; крупнейшая ГЭС на Волге).
Строительство значительного числа ГЭС на Волге (как и других реках) имеет свои достоинства и недостатки. Достоинства ГЭС: 1) используют неисчерпаемые водные ресурсы; 2) просты в запуске и управлении; 3) не требуют большого числа работающих (число работающих на ГЭС в 15–20 раз меньше, чем на ГРЭС, если они равной мощности); 4) имеют высокий КПД – более 80 %; 5) производят самую дешевую электроэнергию (производство электроэнергии на ГЭС в четыре раза дешевле, чем на ТЭС); 6) улучшают условия судоходства на реках (благодаря повышению уровня воды в водохранилищах увеличиваются глубины рек); 7) облегчаются условия орошения близлежащих сельскохозяйственных угодий (по оросительным каналам и в засушливых районах вода отводится на поля). Недостатки ГЭС: 1) требуют больших капиталовложений на строительство; 2) имеют длительные сроки строительства; 3) их строительство связано на равнинах со значительными потерями земель, причем лучших – пойменных, отличающихся высоким плодородием; 4) доля ГЭС в производстве электроэнергии меньше, чем их доля в суммарной мощности всех электростанций; 5) при создании водохранилищ неизбежным является переселение жителей из затапливаемых населенных пунктов, что требует очень больших расходов; 6) при создании плотин на равнинной местности повышается уровень грунтовых вод, что ведет к заболачиванию и засолению почвы; 7) плотины мешают развитию рыбного хозяйства, они мешают миграции рыб (создаваемые рыбоходы дают малый эффект) и тем самым ухудшаются условия рыбоводства и рыболовства; 8) вода в водохранилищах (в отличие от речной, проточной) застаивается, становится накопителем грязи и вредных отходов (это особенно опасно в густонаселенных промышленных районах); 9) ряд негативных социально-психологических последствий от создания крупных водохранилищ при ГЭС; 10) выработка электроэнергии на ГЭС зависит от климатических условий и меняется по сезонам.
В связи со строительством ГЭС на Волге и созданием водохранилищ, режим реки в значительной мере зарегулирован. На берегах Волги созданы заповедники и национальные природные парки. Сохраняется тенденция увеличения площади и числа охраняемых природных территорий. Поскольку