Việc đánh giá tác động môi trường cần được tiến hành toàn diện, đầy đủ và chi tiết bởi nếu được triển khai, thủy điện Đồng Nai 6 và 6A có thể gây ra những tổn thất về môi trường không lường hết được. Dự án được thiết kế nằm trong vùng lõi của khu dự trữ sinh quyển Đồng Nai, là khu vực trọng yếu có ảnh hưởng rất lớn đến đa dạng sinh học của Vườn quốc gia Cát Tiên. Các hoạt động thi công sẽ phá hủy thảm thực vật đặc trưng rất đa dạng, làm mất diện tích khoảng 327ha đất rừng, trong đó khoảng 137ha thuộc Vườn quốc gia Cát Tiên.
Khi dự án đi vào hoạt động sẽ làm thay đổi cảnh quan, cản trở sự di cư của một số loài thủy sinh, chuyển hệ sinh thái từ đất ngập nước sang hệ sinh thái sông và suối, làm mất đi một số vùng sinh cảnh sống thích hợp của nhiều loài quý hiếm. Tác động đáng lo ngại nhất đối với đa dạng sinh học là sự thay đổi dòng chảy trên sông Đồng Nai, lượng chất dinh dưỡng, trầm tích, nhiệt độ trong nước sẽ bị thay đổi, gây ảnh hưởng lớn đến vùng đất ngập nước Bàu Sấu (đã được quốc tế công nhận theo Công ước Ramsa). Khu dự trữ sinh quyển Đồng Nai hiện đang trình hồ sơ để được công nhận là Di sản thiên nhiên thế giới. Nếu hai dự án trên được triển khai có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quyết định của UNESCO. Những tác động tới hệ sinh thái là rất lớn, song những tác động xã hội cũng không hề nhỏ.
Việc hình thành bậc thang thủy điện dày đặc trên sông Đồng Nai sẽ khiến lượng nước về hạ lưu trong mùa khô rất ít, ảnh hưởng tới canh tác nông nghiệp, làm giảm nguồn lợi thủy sản, gây khó khăn cho một số ngư dân đã sinh sống lâu đời ven sông Đồng Nai