Hồ chứa Sơn La có dung tích điếu tiết phát điện là 6504.106 m3 được tính từ
MNDBT (215m) đến MNC (175m). Hàng năm nhất thiết phải tích nước vào hồ từ đầu tháng 9 và giữở MNDBT đến tháng 12 được thực hiện cùng với nhiệm vụ cung cấp điện năng và đảm bảo dung tích phòng lũ vào mùa mưa. Theo nhiệm vụ chống lũ thì công trình thì thủy điện Sơn La cùng với công trình thủy điện Hòa Bình sẽ điều tiết mực nước sông Hồng khu vực Hà Nội không vượt qua 11,5m trong mùa mưa lũ. Đối với nhiệm vụ chống hạn cho vùng đồng bằng trung du Bắc bộ phải đảm bảo nước tưới cho 644.000 ha lúa đông xuân trong đó có khoảng 400.000 ha phải tưới bằng các trạm bơm điện.
Nếu trong mùa lũ thừa nước cho việc phát công xuất đảm bảo và việc tích nước đầy hồ thì công xuất nhà máy thuỷđiện có thể tăng lên đến công suất tối đa để
tăng sản lượng điện và hạn chế đến mức thấp nhất lượng xả qua đập tràn. Lúc này hồ Sơn La có nhiệm vụ chống lũ cho hạ lưu. Khi mực nước hồ trong khoảng các cao trình từ 194,08m - 215m việc điều phối lưu lượng xả xuống hạ du do Ban chỉ đạo Phòng chống lụt bão Trung ương quyết định.
Nếu trong mùa khô những năm nước lớn sẽ khai thác phần lớn dung tích điều tiết năm của hồ chứa còn giữ lại 1.215 triệu km3 (tới cao trình khoảng 185,2m) để đạt được sản lượng điện cao và dự trữ cho những năm lũ tiểu mãn đến muộn.
Thời gian tích nước hồ chứa từ tháng 9 đến tháng 11 trong năm, còn thời gian nước kiệt là từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau.