乌拉盖水库位于锡林郭勒盟东北部，乌拉盖河中上游，距乌拉盖管理区政府所在地65公里，距霍林郭勒市40公里。水库流域面积2.02万平方公里，水库坝址以上流域面积2597平方公里。乌拉盖水库是内蒙古最大的内陆河控制性水利工程，是乌拉盖河上唯一一座大（Ⅱ）型水库工程。水库挡水建筑物由主坝、副坝组成，泄水工程由输水洞和泄洪洞组成。主要建筑物级别为2级。设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为2000年。

工程始建于1977年，1980年建成运行，工程总投资525万元。2002年，水库进行除险加固工程建设，工程总投资3123万元人民币。工程建设的主要项目是：在原非常溢洪道处新建一座大坝和溢洪道，对原土坝、输水洞进行加固及闸门和启闭机更换。

乌拉盖水库是一座以防洪、工业供水、生态为主，兼有水产养殖、灌溉、旅游等综合利用的大型水库。水库总库容2.48亿立方米，防洪库容9000万立方米；兴利库容8200万立方米，死库容1400万立方米。设计泄洪流量为222立方米每秒，校核泄洪流量为250立方米每秒。年度提供工业用水4760立方米。