Si bien los trámites para construir la presa se iniciaron en 1946, su construcción comenzó en 1968, prolongándose las obras hasta el año 1975. La constitución del embalse supuso el aislamiento de pueblos vecinos en la frontera de los dos países (Cedillo y Herrera de Alcántara, en España, y Montalvão y Malpica, en Portugal).

Las aguas del embalse se utilizan para la generación de energía hidroeléctrico gracias a un salto de más de 50 m y una central a pie de presa con una potencia nominal de 375 MW. Ocupa la segunda posición en capacidad de generación de energía eléctrica en Extremadura, tras el embalse de Alcántara.  

El entorno del embalse constituye un área de importante valor ambiental, parcialmente incluido en la Zona de Especial Conservación (ZEC) y en la Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA), de la Red Natura 2000, “Cedillo y Rio Tajo Internacional”. Se caracteriza por la presencia de medios arbolados con formaciones de quercineas, medios arbustivos con brezales, retamares y fruticedas termófilas, y cantiles fluviales. Entre la fauna, destacan las grandes rapaces (águila real, águila imperial, águila perdicera, buitre negro, buitre leonado) y la cigüeña negra.

Como zona recreativa, en el embalse de Cedillo se permite la navegación, si bien sujeta a restricciones en cuanto a zonas, épocas del año y tipo de embarcaciones, encontrándose regulada en la normativa del Parque Natural Tajo Internacional (es necesario siempre consultar la información actualizada en la página web de la Confederación Hidrográfica del Tajo).