Dyna rybudd uned ymchwil annibynnol Demos, sydd wedi ymchwilio i effaith posib Brexit ar wahanol ardaloedd yn y DU.
Mae arweinydd y Ceidwadwyr Cymreig wedi dweud fod yr adroddiad yn "flinderus".
Yn ôl Demos mae Cymru yn debygol o wynebu risg uchel gan fod 60% o allforion Cymru yn cael eu danfon i wledydd yr Undeb Ewropeaidd.
Mae'r adroddiad yn cyfeirio hefyd ar ddibyniaeth sectorau fel amaethyddiaeth ar gymorthdaliadau'r UE.
Yn ogystal mae Cymru yn derbyn £1.8bn o gronfeydd strwythurol yr UE.
Mae'r adroddiad yn nodi fod Cymru yn wynebu risg cymharol isel o golli gweithwyr o'r UE. Mae llai na 4% o weithwyr Cymru yn hanu o'r UE, o gymharu â, 16% o'r gweithlu yn Llundain.
Mae BBC Cymru wedi gofyn i lywodraeth y DU am ymateb.
Dywedodd arweinydd Ceidwadwyr Cymru, Andrew RT Davies fod yr adroddiad yn " flinderus".
"Yn ôl y bobl sydd yn arddel 'prosiect ofn' fy ddylen ni fod yn gwisgo carpiau ac yn bwyta bwyd tin erbyn hyn.
"Mewn gwirionedd, mae ein profiad ers pleidlais Brexit wedi bod yn wahanol iawn.
"Yn hytrach na diswyddiadau, gostyngiad mewn prisiau eiddo, ac anrhefn economaidd, rydym wedi gweld tystiolaeth glir fod Prydain yn gystadleuol iawn yn economaidd ac mae hyder cwsmeriaid yn uchel."
Dywedodd llefarydd ar ran Llywodraeth Cymru: "Mae'n hanfodol fod mynediad llawn i'r farchnad sengl gan Gymru.
"Rydym yn annog llywodraeth y DU i wneud hyn yn flaenoriaeth uchel ar gyfer trafodaethau â'r Undeb Ewropeaidd.
"Rydym yn disgwyl i lywodraeth y DU sicrhau bod yr addewidion a wnaed yn ystod y refferendwm yn cael eu cadw, ac na fydd Cymru yn colli unrhyw arian o ganlyniad i 'r DU adael yr Undeb Ewropeaidd."
Bydd y cam nesaf yn y broses o adael yr UE yn digwydd ddydd Mercher pan fydd y prif weinidog Theresa May yn tanio Erthygl 50, sy'n nodi bwriad y DU i adael yr UE.
Fe allai Cymru ddioddef yn waeth nag unrhyw ran arall o'r Deyrnas Unedig oherwydd Brexit.