水库主坝为粘土心墙混合坝,高34米,长220米,坝顶高程50.6米,顶宽7米,防浪墙顶高程51.2米。副坝为均质土坝,高21.7米,长150米,坝顶高程51.2米,防浪墙顶高程52米。溢洪道为宽顶堰,闸门为弧形钢结构,双孔净宽20米(单孔宽10米),高5米,堰顶高程42.5米,最大泄洪量每秒849立方米;自溢式非常溢洪道,堰顶高程47米,净宽16米,最大泄洪量每秒160立方米。输水涵洞置压力钢管,直径100厘米,输水流量每秒3.5立方米。
1959年三溪水库建成。次年筹建三溪水力发电站,于1964年建成,装机容量600千瓦,年发电量150万千瓦时,总造价45万元,属国有电站,1978年并网运行。1983年兴建坝后电站,1985年投产,总装机容量2台400千瓦,年发电100万千瓦时左右,属国有电站,同期并网运行。1986年改建电站机组,将2台200千瓦电机更换为320千瓦电机,总装机容量840千瓦。1990年三溪水库管理处与省水电厅合资兴建泄洪闸电站,后因机械设备不合格而停工。