Как показала прогнозная оценка возможного распространения подпора на Куйбышевском водохранилище, некоторые крупные города и населенные пункты должны были оказаться в зоне влияния подпора. В связи с этим еще в период проектирования решался вопрос о создании вокруг таких городов и населенных пунктов инженерной защиты, в комплекс которой входило: 1) строительство земляных дамб с железобетонным покрытием, которые должны оградить территорию населенного пункта от затопления; 2) организация горизонтального придамбового дренажа и отвод фильтрационных вод с помощью насосных станций в р. Волгу; 3) отвод и удаление дождевых вод, аккумулирующихся на площади защитной дамбы; 4) строительство вертикального дренажа для предотвращения подъема уровня грунтовых вод и другие защитные меры.
Защитные сооружения были построены в городах Ульяновске, Мелекессе (Димитровграде), Казани и других населенных пунктах.
Ошибочность прогнозов может привести к тому, что подтопление территории вокруг водохранилища захватит ранее неучтенные населенные пункты, промышленные предприятия и сельскохозяйственные угодья. В этих случаях следует применять специальные способы защиты по осушению затопленных площадей.