South Stream (littéralement, « Flux du Sud ») est un projet de gazoduc paneuropéen qui, dès 2015, devrait relier la Russie à l'Europe occidentale. Ce gazoduc devra avoir une capacité de 63 milliards de mètres cubes de gaz par an qui sera acheminé sous la mer Noire vers la Bulgarie, puis la Serbie,l'Italie et l'Autriche. Son coût est estimée à 25 milliards d'euros. Le 6 août 2009, la Turquie a donné son feu vert à la pose du gazoduc dans ses eaux territoriales.
Le projet permettrait à Gazprom de contourner l'Ukraine comme pays de transit, source de plusieurs conflits ayant provoqué les coupures d'approvisionnement à l'Europe. South Stream permettrait aussi de contrôler une grande partie des livraisons du gaz en provenance des gisements gaziers de la mer Caspienne et du Kazakhstan, concurrençant directement le gazoduc alternatif Nabucco, soutenu par les États-Unis et l'Union européenne, mais sans participation de Gazprom.
La lettre d'intention de la construction de South Stream a été signée le 23 juin 2007 à Rome par Paolo Scaroni, PDG de la compagnie énergétique italienne ENI et le vice-président du gazier russe Gazprom - Alexander Medvedev - en la présence des ministres de l'énergie Pierluigi Bersani (Italie) et Viktor Khristenko (Russie). Le projet sera financé, détenu et opéré conjointement par Gazprom et Eni, avec des participations ouvertes au pays de transit.
En 2009, EDF négociait sa participation au projet au côté de l'italien ENI. En avril 2010, Vladimir Poutine déclarait que Gazprom et Eni céderaient 10% chacun à EDF.
Les 900 kilomètres (560 miles) de la section offshore de South Stream devrait débuter de la station de compression de Bregovaïa sur la côte russe de la mer Noire pour atteindre Varna en Bulgarie. De là, la route sud-ouest devrait continuer à travers la Grèce et la mer Ionienne jusqu'en Italie méridionale. La route nord-ouest devrait traverser la Bulgarie, la Serbie et la Hongrie jusqu'en Autriche.. La partie Russe et Serbe du projet prévois aussi l'extension de deux nouvelle branche partant de la Serbie vers la Bosnie et la Macédoine.
Le gazoduc devrait transporter 63 milliards de mètres cubes de gaz chaque année. Les conclusions des études de faisabilité, effectuées par Saipem (filiale d'ENI) sont attendues pour 2008. La construction est prévue pour être terminée moins de trois ans après l'approbation des autorités de concurrence de l'Union Européenne. La livraison est attendue vers 2013. La construction devrait quant à elle coûtera entre 8,5 milliards de dollars. La fin des travaux du gazoduc est fixé au 31 décembre 2015, mais les parties s'emploieront à donner le coup d'envoi avant cette date, selon Alexeï Miller le président de South Stream.
Dans le cadre du projet South Stream, près de 47 milliards de mètres cubes de gaz russe et d'Asie centrale seront acheminés chaque année en Europe. Gazprom a fait de la Serbie une de ses priorités dans la région. En effet, la Serbie sera le pays qui aura la plus grand partie du tracé sur son territoire, plus de 450 km, alors que la longueur totale du tronçon du gazoduc passant par la mer Noire sera d'environ 900 km. En Serbie sera également construit un réservoir souterrain (à Banatski Dvor) de gaz capable de contenir environ 300 millions de m3, de quoi fournir tous les pays d'Europe de l'Ouest pendant une certaine période en cas de coupure du réseau. Pour pouvoir entretenir l'infrastructure serbe de South Stream, il est prévu de créer une co-entreprise pour moderniser l'infrastructure serbe existante pour un coût total de 2 milliards €. La création de 100.000 emplois sera nécessaire pour la réalisation de la totalité de ce projet. Une fois le tracé terminé (en 2013) l'importance énergétique de la Serbie sera aussi grande pour l'Union européenne que l'Ukraine aujourd'hui, alors que l'importance de l'Ukraine pour Moscou sera moindre. La Serbie dépend du soutien de Moscou pour le Kosovo, elle est donc pour la Russie un partenaire bien plus fiable que l'Ukraine qui elle se tourne vers les États-Unis.
En mai 2009, la Russie et la Serbie ont proposé à la Bosnie (plus particulièrement, la République serbe de Bosnie) et à la Macédoine d'être reliées à South Stream via la Serbie à partir de la ville de Paracin. Le 15 mai 2009, le président Dušan Bajotović de Srbijagas (49% des parts du projet South Stream en Serbie) et Gazprom (51%) ont signé l'accord de création d'une filiale qui gèrera le projet Gazprom en Serbie. Cette filiale serait basée en Suisse. A cette occasion, le président serbe Dusan Bajotovic a déclaré que le gazoduc ferait transiter entre 23,1 et 21,4 millions de mètres-cubes de gaz par an.