Sus antecedentes se remontan al Plan General de 1902, que contemplaba la regulación del Alto Tajo hasta Bolarque, mediante la construcción de tres embalses en el río Guadiela (Buendía, Chincha y Beteta), de un embalse en el río Escabas (Portillo de Priego), de cinco embalses en el río Tajo (Entrepeñas, Balcón de Pilatos, Las Juntas, Campillo y Valdepedro), y de uno en el río Gallo (La Hozen). En 1929, se constituyó una Comisión para el estudio del Plan de regulación, y en 1941, se elaboró el proyecto relativo a la presa de Buendía. Las obras de construcción de esta presa comenzaron en 1946 y finalizaron en 1958, tras importantes reformas respecto al proyecto inicial.

Los principales usos del embalse incluyen el abastecimiento, la alimentación del Trasvase Tajo-Segura, el riego, y la generación de energía hidroeléctrica.  Junto con el embalse de Entrepeñas, constituye un sistema de regulación entre los ríos Tajo y río Guadiela, que modifica la actividad natural hidráulica. El conjunto de embalses (Entrepeñas–Buendía), comunicados entre sí por el túnel de trasvase, constituye uno de los aprovechamientos hidráulicos más importantes de España, debido al enorme volumen de agua almacenada y al potencial aprovechamiento para el riego de un área extensa. 

Como espacio de interés ecológico, el embalse de Buendía forma parte del Área de Importancia para las Aves (IBA) “Embalse de Entrepeñas y Buendía”. 

Su entorno constituye, además, un importante lugar de ocio en la provincia de Guadalajara. Cuenta con playas de agua dulce en las que se permite el baño (es necesario consultar siempre la información actualizada en la página Web del Ministerio de Sanidad: NAYADE). Asimismo, está catalogado como zona navegable para embarcaciones con y sin motor (se debe consultar siempre la información actualizada en la página Web de la Confederación Hidrográfica del Tajo), y es un lugar atractivo para la práctica de senderismo, bicicleta de montaña, rutas a caballo, espeleología, escalada, vías ferrata, tirolinas, y la práctica de pesca.