Las aguas del embalse se utilizan para riego, y, sobre todo, para generación de energía hidroeléctrica a través de una central, situada a pie de presa, que aprovecha el salgo de agua de 75 m y que cuenta con una potencia instalada de 249 MW. 

El embalse constituye un espacio de gran interés ecológico, declarado Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) “Embalse de Valdecañas”, en la Red Natura 2000. Su enorme extensión (más de 7000 hectáreas) permite la presencia de hábitats muy variados. Destaca por albergar numerosas especies de aves protegidas, como las asociadas a zonas húmedas (garceta común, grulla, martín pescador), las grandes rapaces del territorio extremeño (milano negro, milano real, alimoche, águila perdicera, águila culebrera, halcón peregrino, etc.), o la cigüeña negra.

Como espacio recreativo, se permite la navegación con embarcaciones con y sin motor, si bien restringida a zonas específicas y a ciertas épocas del año (se debe consultar siempre la información actualizada en la página web de la Confederación Hidrográfica del Tajo). 

Un elemento de interés histórico y cultural a destacar es la existencia, bajo las aguas del embalse, de un yacimiento de la Edad del Bronce. En épocas en que el nivel de las aguas del embalse es bajo, es posible observar el conocido como Dolmen de Guadalperal. 

Para aficionados al senderismo, existen numerosas rutas que permiten recorrer a pie el entorno del embalse y visitar otros puntos de interés cercanos, como la Sierra de El Milanillo, la Sierra de Valdecañas o la Sierra de La Hache.