VIRKJUN við Kárahnjúka mun að mati Náttúrufræðistofnunar Íslands leiða til töluverðra breytinga á náttúrunni frá útfalli neðan stöðvarhúss í Fljótsdal að ósum Lagarfljóts við Héraðsflóa. Áhrifin yrðu langmest eftir fyrri áfanga virkjunarinnar, þ.e. virkjun Jökulsár á Dal og Bessastaðaár, en síðan myndi draga úr áhrifunum við síðari áfangann, sem felur í sér virkjun Jökulsár í Fljótsdal, Laugarfells-, Hafursár- og Hraunaveitur. Þetta kemur fram á vefsíðu Landsvirkjunar um Kárahnjúkavirkjun.
Sérfræðingar Náttúrufræðistofnunar segja þó unnt að draga verulega úr áhrifunum með tilteknum mótvægisaðgerðum og hafa þrír kostir einkum verið kannaðir til að minnka áhrif virkjunar á náttúrufar við Lagarfljót, þ.e. til þess að draga úr hækkun vatnsyfirborðs. Af þeim kostum er talið áhrifaríkast og einfaldast að lækka klapparhaftið ofan við Lagarfoss. Verði af framkvæmdum telja sérfræðingar Náttúrufræðistofnunar mikilvægt, með tilliti til áhrifa í Fljótsdal og Lagarfljóti, að sem stystur tími líði á milli virkjunaráfanganna tveggja.
Kárahnjúkavirkjun myndi breyta vatnafari Jökulsár á Dal og Lagarfljóts og leggur Náttúrufræðistofnun til umfangsmikla vöktun og frekari rannsóknir til að fylgjast með breytingum sem kunna að verða á náttúrunni, verði virkjað við Kárahnjúka. Líklegustu áhrif á lífríkið tengjast breyttri grunnvatnsstöðu meðfram fljótunum sem veldur gróðurfarsbreytingum, breytingum á farvegum og uppgræðslu áraura, breyttu rýni í vatni sem hefur áhrif á lífræna framleiðslu, fiskgengd og möguleika fugla til veiða. Þá tengjast áhrifin á lífríkið breytingum á botndýrasamfélögum og fæðuframboði og landrofi.
Samkvæmt mati Náttúrufræðistofnunar mun eðli Jökulsár á Dal gjörbreytast við Kárahnjúkavirkjun. Rennsli neðan stíflu Hálslóns við Kárahnjúka minnkar mikið og þar með aurburðurinn. Þetta leiðir til breytinga á ósasvæði og strönd Héraðsflóa. Rennsli í Lagarfljóti eykst hins vegar og svifaur fjór- til fimmfaldast vegna gruggugs vatns sem berst út í fljótið frá Hálslóni. Þá mun vatnsborðshækkun hafa veruleg áhrif á gróður og fuglalíf.