Das rund 100 Quadratkilometer große Einzugsgebiet der Sorpetalsperre ist zu fast einem Drittel landwirtschaftlich, und zwar hauptsächlich als Grünland, und zu zwei Dritteln forstwirtschaftlich genutzt. Die Waldbestände bestehen überwiegend aus Nadelbäumen. Seit dem Sturm Kyrill im Jahre 2007 wird die Anpflanzung von Mischwald forciert, der gegenüber Stürmen und Klimaveränderungen resistenter und auch unter dem Aspekt des Wasserschutzes zu bevorzugen ist.

Durch die günstige Form des Hauptbeckens als tiefes U-Tal werden kritische Sauerstoffverhältnisse im Tiefenwasser nicht erreicht. So treten Eutrophierungsfolgen, wie sie an einigen Ruhrverbandstalsperren zeitweise entstehen können, an der Sorpetalsperre nicht auf. Die Folge ist bis auf wenige Ausnahmen ein blaualgenarmes Artenspektrum des Phytoplanktons ohne ausgeprägte Massenentwicklung. Als ein offenbar funktionierendes Ökosystem bietet es einer ökologisch orientierten fischereilichen Bewirtschaftung eine gute Grundlage, bei dem sich Produktion und Konsumption auf einem niedrigen Niveau reguliert haben.

Die Ufer der Talsperre sind durch Wellenschlag gefährdet. Wechselnde Wasserstände verstärken und verteilen die Beanspruchung über breite Uferbereiche. Eingetretene Schäden an der Uferlinie werden durch Aufbringen von Steinpflaster oder Steinschüttungen gesichert. Diese Art der Ufersicherung stellt allerdings oftmals einen Fremdkörper in der Landschaft dar. Deshalb werden seit einigen Jahren naturnahe ingenieurbiologische Ufersicherungsmethoden angewandt. Beispielsweise erfolgte an der Sorpetalsperre die Anpflanzung von Gehölzen (Weiden, Erlen), die Aussaat von Gräsern, die Anlage von holzbewehrten Uferbefestigungen und der Einsatz von begrünbaren Kammersteinen neben den herkömmlichen "toten" Baustoffen.