坝址位于汉江南岸一级支流南大沟沟口，水库坝址以上控制流域面积2.08㎞2，主河道长2.82km，平均比降72.0‰。该水库是一座以灌溉为主兼顾养殖和防洪功能的V等小（2）型水库。南大沟水库始建于1965年10月，于1966年4月竣工。水库原设计总库容51.0万m3、兴利库容36.0万m3、调洪库容14.3万m3，正常蓄水位585.56m、设计洪水位586.3m、校核洪水位586.80m。原设计防洪标准为30一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，实际防洪能力为300年一遇洪水。
大坝为碾压式均质土坝，坝长62m，最大坝高20.5m，坝顶高程为589.23m，坝顶宽5.0m。坝基采用截水槽防渗。大坝迎水坡平均坡比为1：2.0。大坝背水坡平均坡比为1:2.0，大坝背水坡脚设棱体排水，大坝基础设有防渗截水槽。