Tras la dura sequía de 1964 con la que hubo restricciones de agua a Madrid, los gobernantes decidieron tomar la decisión de suministrar de agua a la capital como una cuestión de Estado. Retomaron un proyecto anterior, diseñando la presa en el término municipal de Lozoya donde su cola retuviera las caudalosas y puras aguas del río Lozoya, dado que su caudal y las precipitaciones son más abundantes y constantes.

La construcción de esta presa en la cabecera, que por las condiciones orográficas del terreno y su relativa cerrada del valle aconsejaron el tipo de presa de gravedad, no presentó ninguna dificultad y puso todo su caudal regulando así  los canales de conducción, al llegar al nudo de Torrelaguna, se podía conducir por los tres canales (Alto, Bajo y El Atazar), con el incremento de caudal regulado de aproximadamente de 1 m3/s.

La presa podía ser además, una importante pieza para un aprovechamiento hidroeléctrico, derivando el caudal, en lugar de por el curso natural del río Lozoya, por otro canal lateral hasta la confluencia con el arroyo de Canencia, en el cual podría establecerse un gran salto de agua para el aprovechamiento sobre el nivel ganado por el canal en paralelo al río, y desaguar a éste para ceder sus aguas en el embalse de Riosequillo.

Otra particularidad ventajosa añadida fue, que al crear una cadena con los restantes embalses de la cabecera del río  Lozoya, se mejorase la depuración de las aguas y caudal de las mismas como embalse de cabecera del entramado sistema hídrico.

La altura del embalse fue determinada por la existencia de los núcleos de población de Pinilla del Valle y Lozoya. Y por eso que se fijase una cota máxima de 1090 msnm, con la que no obstante al embalsar las aguas fueron anegados 12  edificaciones.