Las aguas del embalse inundan 755 hectáreas de terrenos, pertenecientes a los términos municipales de Colmenarejo, El Escorial, Galapagar, Valdemorillo y Batán. Ocupa el segundo puesto en la Comunidad de Madrid en cuanto a capacidad de almacenamiento de agua, por detrás del embalse de El Atazar. 

La construcción del embalse de Valmayor vino motivada por el aumento de la población en la ciudad de Madrid entre las décadas de 1960 y 1970, unido a las restricciones de agua que experimentaba la ciudad en época de sequía. Las obras de construcción de la presa comenzaron en el año 1971 y finalizaron en 1976, siendo la presa de Valmayor la más alta de España en la tipología de presa de materiales sueltos.

La función de las aguas de embalse es, por tanto, el abastecimiento a poblaciones de la provincia de Madrid. 

El embalse y su entorno se incluyen en el Parque Regional del Curso Medio del Guadarrama. Como espacio recreativo, está catalogado como zona navegable para embarcaciones sin motor, si bien restringida a ciertas áreas. Cuenta con un embarcadero y varios clubs de actividades acuáticas, siendo frecuente la práctica de vela y kayak.  Es una zona muy recomendable para pasear, montar en bicicleta y pasar un día de excursión. Existen múltiples rutas para bordear el embalse y recorrer a pie el entorno.