Тепловые волны отрицательно влияют также на водные экосистемы, включая пресные и соленые водоемы. Повышение температуры снижает растворимость кислорода в воде, что может привести к массовой гибели рыб и других водных организмов. Примером может служить массовая гибель рыбы в реках Ассент и Миссисипи в аномально жаркие летние месяцы, когда температура воды поднималась до 30 градусов Цельсия и выше. В ответ на такие ситуации местные органы управления водными ресурсами могут разрабатывать стратегии управления водоемами, включая установку систем аэрации для увеличения содержания кислорода.