La presa fue proyectada en la ubicación donde el río comienza a encajarse en el relieve. Finalizadas las obras en el año 1971, el embalse se inauguró en 1972, con el objetivo principal de paliar los problemas de sequía en la ciudad de Cáceres, que hasta entonces se abastecía mediante los pozos de San Jorge y Esmeralda. Por tanto, el principal uso de sus aguas es el abastecimiento a la ciudad de Cáceres.

El embalse se encuentra incluido en la Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Zona de Especial Conservación (ZEC), de la Red Natura 2000: “Llanos De Cáceres Y Sierra De Fuentes”. Se trata de un extenso espacio de llanuras con pendientes suaves, asentado sobre la penillanura trujillano-cacereña. En particular, el embalse de Guadiloba constituye la mayor superficie de agua embalsada de dicho espacio y destaca por albergar importantes comunidades de aves, como gaviotas (sombría y reidora), cormoranes, anátidas (patos, azulones, porrones, ánsares, etc.), así como garzas reales y avefrías.   

Para los amantes del senderismo, existe una ruta de aproximadamente 12 km, y sin apenas desniveles, que rodea el embalse y permite observar la variada avifauna, disfrutando del entorno.