El detonante de su construcción fue la sequía de 1964, que afectó de manera significativa a las poblaciones de la provincia de Madrid. Con el objetivo de conseguir una solución rápida y asequible para incrementar la capacidad de suministro de agua a la región, se proyectó la presa de La Pinilla, que fue construida en apenas 16 meses, inaugurándose el embalse en el año 1967. 
Por tanto, las aguas del embalse se utilizan para el abastecimiento a las poblaciones cercanas, que se potabilizan en una planta de tratamiento situada a pie de presa.
Tanto el embalse como su entorno se encuentra incluidos en la Zona de Especial Conservación (ZEC) y Zona de Especial Protección para la Aves (ZEPA) de la Red Natura 2000: “Cuenca del rio Lozoya y Sierra Norte”. Destaca por su importancia ecológica y paisajística, con una vegetación formada por fresnedas, robledales y bosques de galería. Además, constituye un refugio de fauna, que acoge muchas especies de aves, como patos, ánades, porrones y cercetas.
Desde un punto de vista histórico, el embalse se encuentra conectado con la famosa ruta de El Valle de los Neandertales, que finaliza en el yacimiento arqueológico que acoge los restos humanos más antiguos de la Comunidad de Madrid.