Der Braunkohleausstieg führt zu Veränderungen in allen Bereichen der Wasserwirtschaft. Im Rheinischen Revier werden sich nach dem Ende des Bergbaus einige der größten deutschen Seen bilden. Der Grundwasserspiegel steigt und die Fließrichtung des Grundwassers ändert sich. Einige Oberflächengewässer führen mehr Wasser, andere weniger. Wasser wird ein wichtiger Faktor in der gesamten Region sein, aber es wird auch einen Wettbewerb um Wasser auf lokaler Ebene geben. Die Veränderungen in der Wasserwirtschaft sind wesentliche Randbedingungen im Strukturwandel im Bergbaugebiet.
Im Rheinischen Revier verursachten die Entwässerungsmaßnahmen rund um die Tagebaue ein Defizit von mehr als 20 Milliarden Kubikmetern Wasser. Beim Ausgleich dieses Defizits spielt die Nutzung von Wasser aus dem Rhein, das durch große Wasserleitungen gepumpt wird, eine wichtige Rolle. Die Befüllung der Seen wird etwa 40 Jahre dauern. Die Auswirkungen des Klimawandels werden in diese Planung einbezogen.
Eine der Kernaufgaben im Rahmen des Braunkohleausstiegs ist die Sicherstellung der Trinkwasserversorgung. Der Zufluss von Grundwasser aus den Abraumdeponien, das aufgrund von Pyritoxidationseffekten etwa 1.500 mg/l Sulfat enthält, wird die Schließung von mindestens vier Wasserwerken erzwingen. Darüber hinaus werden ca. 12 Wasserwerke von infiltriertem Rheinwasser betroffen sein, das verschiedene organische Spurenstoffe enthält. Ein flächendeckendes Wasserversorgungskonzept wird die Trinkwasserversorgung von mehr als 2,5 Millionen Einwohnern sicherstellen.