Britterna ska folkomrösta om EU-medlemskapet den 23 juni. Blir det beslut om utträde ser Wallström framför sig en dominoeffekt i medlemsländerna med krav på folkomröstningar och förmånliga villkor.
– Spridningseffekten kommer tyvärr att kännas djupt, säger hon till BBC.
En ny opinionsundersökning som publicerades i The Independent på fredagskvällen ger lägret som vill lämna EU ett försprång på tio procentenheter.
– Det kan påverka andra medlemsstater i EU som kommer att säga: ja, om de kan lämna så kanske också vi bör ha folkomröstningar och lämna, säger Wallström till BBC-programmet This Week.
Men Wallström säger också att om britterna väljer att stanna i EU så kan även det komma att påverka andra länder. Då kanske fler länder vill kräva speciella villkor, liksom britterna, säger hon.