Đập chính Cấm Sơn được khởi công xây dựng bắt đầu từ năm 1966. Mùa lũ năm 1967 hồ bắt đầu tích nước. Năm 1973, sau khi xây dựng xong cống lấy nước 3 cửa ở Cầu Sơn mới mở rộng được diện tích cho khu hưởng lợi và tác dụng điều tiết cấp nước của hồ trong mùa cạn cũng mới được phát huy. Đập chính Cấm Sơn đã thể hiện được vai trò to lớn của mình trong việc nâng cao hiệu quả khả năng điều tiết và cung cấp nước cho hệ thống.
Các thông số chính của đập:
- Chiều dài đỉnh đập : 230m; - Chiều rộng đỉnh đập : 6÷8m;
- Chiều cao đập : 40m;
32
- Cao trình đỉnh tường chắn sóng : +70,5m;
Tuy nhiên, sau nhiều năm sử dụng mà không được tu sửa hợp lý nên công trình cũng đã xuống cấp đáng kể. Cụ thể là mái thượng lưu đập bị lún sụt, tường chắn sóng bị lún, đứt gãy từng đoạn, đỉnh đập bị lún không đều, rãnh tiêu nước hạ lưu bị bồi lấp và hư hỏng; cống lấy nước và tràn chính bị sạt lở, hỏng cục bộ gây lún sụt, rò rỉ nước, không làm việc đủ năng lực theo thiết kế.
Đập được xây dựng là đất đắp đồng chất, chủ yếu chỉ bao gồm đất sét nện. Đã khoan phụt những đoạn trên nền đá bị phong hóa và đã xây dựng một rãnh chân khay với độ sâu thay đổi từ 1 đến 13m dưới độ cao mặt đất để giảm rò rỉ. Đặc biệt bên bờ trái của thung lũng, độ sâu các lớp đất bùn và đất sét là rất đáng quan tâm. Lớp đất này kéo dài ít nhất là 1m thâm nhập vào lớp đá mẹ. Thân đập không có một lớp lọc nào.