Vodní dílo Dalešice vzniklo v souvislosti s výstavbou jaderné elektrárny Dukovany. Jeho úkolem je stabilizace elektrizační sítě a zajištění dostatečného objemu technologické vody pro jadernou elektrárnu. Vodní nádrž Dalešice tvoří soustavu s vyrovnávací nádrží Mohelno, umístěnou níže na toku Jihlavy. Dalešická hráz je rokfilová sypaná, s jílovým těsněním. Výškou 100 m je druhou největší sypanou hrází v Evropě. U paty hráze je umístěna elektrárna, vybavená čtyřmi soustrojími reverzních Francisových turbín o výkonu 4 x 120 MW. Elektrárna byla vystavěna podle návrhu, který počítal s alternativní variantou obloukové betonové hráze, i jeho půdorys je tedy zakřivený, i když přiléhá k hrázi přímé.

První návrhy na energetické využití toku Jihlavy pochází už z období první republiky, zřetelnější koncepci přinesla až souborná energetickohospodářská studie v 60. letech. Vzestup vodních elektráren tehdy přímo souvisel s rozvojem jaderné energetiky. Přečerpávací elektrárny rychlým přechodem do maximálního výkonu (v řádech desítek vteřin) i odběrem k přečerpávání dokáží dobře regulovat napětí v systému a zároveň, jako v případě Mohelna, slouží jako zdroj technologické vody pro jadernou elektrárnu. Stavba hráze byla zahájena v roce 1970 a budovala se pomocí dvou speciálních kabelových jeřábů s rozpětím 600 m a nosností 17 t. Průběh stavby poznamenal sesuv půdy i požár, avšak když byla v roce 1976 dokončena, muselo plnění nádrže kvůli suchu počkat ještě 20 dní.

Stavba nádrže Mohelno probíhala současně s horní přehradou. Jedná se o betonovou tížnou hráz o výšce 49 m a délce 185 m. V hrázi jsou umístěny 2 přelivy a 2 základové výpusti a také Kaplanova turbína s hladinovou regulací, vyrovnávající automaticky odtok do řeky. Hladina dolní nádrže může kolísat až o 12 m.