水庫大壩位於岳西縣城關下游毛尖山鄉境內，壩址以上控制流域面積202Km，水庫多年平均徑流量為1.6億m，毛尖山水庫原設計總庫容0.54億m，93年複測總庫容為0.475億m，水庫正常蓄水位為364.7m，死水位為345m，是一座不完全年調節水庫。
水庫樞紐建築物包括攔河大壩、右岸開敞式溢洪道、導流底孔、引水隧洞和發電廠房等。水庫大壩為粘土心牆土石混合壩，最大壩高72.7m, 壩頂長210m，底寬240m，頂寬6m。水庫大壩屬2級水工建築物，按百年洪水設計、千年洪水校核，對應的庫水位為370.25m和372.00m。溢洪道為開敞式溢洪道，位於大壩右岸，與大壩之間有小山相隔。發電引水隧洞位於大壩左岸300m處，隧洞全長2382m，主洞段開挖直徑4.6m，破碎段和斷層帶地段用鋼筋混凝土襯砌，直徑3.6m。
工程於1958年6月開工，1959年1月壩體進行大面積填築，同年10月大壩心牆施工到頂，1960年9月水庫封孔蓄水，1962年4月大壩主體工程基本完成；在施工期間，發現心牆有多處裂縫，1963、1964兩年進行了灌漿處理；1964年下半年大壩全部竣工。大壩竣工後，1966、1973年為處理心牆裂縫再次對心牆進行灌漿；1974年對大壩下游堆石體護坡進行了翻修整理；1976年大壩加高0.7m至現在的372.7m高程；1984年在大壩上游面370m高程修建人行便道一條；1994年進行了粘土心牆與防浪牆結合部防滲處理；為保護右壩頭的安全，1994年底進行了溢洪道左導牆的加高和加長；1998年進行了大壩水平位移觀測系統的更新改造。
