Los estudios de aportaciones de agua, geológicos y de ubicación animaron a desarrollar y construir una gran obra de regulación que evitara el riesgo de crecidas, por un lado, y permitiera aguas abajo la transformación de zonas de secano en regadío, para irrigar una extensión que en la actualidad suma cerca de 45.000 hectáreas, por otro, además de abastecer pasado el tiempo a buena parte de la ciudad de León.Posee el embalse una cuenca propia con una superficie de 253 kilómetros cuadrados y una aportación media anual de unos 340 hectómetros cúbicos. Además, mediante la aportación de recursos de parte de la cuenca del Curueño se logra aumentar las entradas de agua para completar su llenado. Adjudicadas las obras a la empresa Cubiertas y M.Z.O.V. en febrero de 1961, los trabajos comenzaron dos meses después con las primeras excavaciones y la construcción del canal de desvío del río Porma. La crudeza del clima de la montaña condicionaba sobremanera el ritmo de trabajo.
De hecho, entre los meses de noviembre de 1962 y enero de 1963, las obras se paralizaron por completo al registrarse unas muy bajas temperaturas que llegaron a ser de 18 grados bajo cero, con copiosas nevadas en la zona. También hubo que hacer frente a los repentinos aumentos del caudal del río, con avenidas como la ocurrida el 15 de noviembre del 1963 o la del 29 de mayo de 1965, que alcanzó los 200 metros cúbicos por segundo.Por ello, las campañas de hormigonado solían desarrollarse entre los meses de marzo y noviembre, mientras que en los inviernos se efectuaban otros trabajos como la excavación en las márgenes laterales. En su construcción, se emplearon unos 345.000 metros cúbicos de hormigón y el presupuesto de la obra ascendió a 244.844.000 pesetas, para hacer realidad un proyecto que incluía los edificios auxiliares de explotación y de administración y el desvío de la carretera local de Boñar a Campo de Caso en sus tramos primero y segundo para restituir la conexión viaria con Asturias.
El 10 de junio de 1968 comenzó el desembalse con un caudal de ocho metros cúbicos por segundo, reducido luego a cinco a finales de septiembre, de manera que el remanente de agua almacenada quedó en 52 hectómetros cúbicos. En junio de 1969 tuvo lugar su inauguración oficial, con la visita del entonces ministro de Obras Públicas, Federico Silva Muñoz, momento en que el embalse llegó a su máximo nivel en la cota 1.086 con un volumen de cerca de 214 hectómetros cúbicos.