1.1地理位置
万家寨水利枢纽位于黄河北干流托克托至龙口峡谷河段内，左岸属山西省偏关县，右岸属内蒙古自治区准格尔旗。
1.2工程任务及规模
水利枢纽的主要任务是供水结合发电，兼有防洪和防凌等综合利用效益。设计年供水量为 14 亿 m3 ，多年平均发电量 27.5 亿 kw·h 。
水库总库容8.96×108m3，电站装机1080MW。工程为一等大（1）型工程，主要建筑物拦河坝和电站主厂房为Ⅰ级建筑物，其他为Ⅲ级建筑物。大坝设计洪水频率为千年一遇，校核洪水频率为万年一遇，入库洪峰流量分别为16500m3/s和21200m3/s。
1997年被列为国家重点工程。
1.3枢纽总布置及主要建筑物
枢纽由拦河坝、水电站厂房、电站引水系统、泄水建筑物、取水建筑物及开关站组成。
拦河坝为半整体式混凝土直线重力坝，坝线方位NE86°0′50″，坝顶长443m，坝顶高程982.0m，最大坝高105m，坝顶宽度21.0m。大坝共分22个坝段，自左向右依次为左岸挡水坝段、泄水坝段、隔墩坝段、电站坝段、右岸挡水坝段。
发电厂房为坝后式，位于河床右岸，纵轴线与坝轴线平行。共有6个机组段，每个机组段宽度24m，发电机层以上厂房宽度27m，设主副两个安装场，主安装场在厂房右端，长31.55m，副安装场在厂房左端，长21m，主厂房全长196.55m。
开关站位于厂坝间，采用一发一变单元结线，进出线各6回，各有3回出线分别向内蒙古自治区和山西省送电。GIS开关室纵轴线平行于坝轴线，全长144m，宽15.95m。
1.4主要机电设备
共安装有6台水轮发电机组，1#～4#水轮机由天阿公司制造，转轮直径6.1m，额定流量290.7m3/s，额定出力183.7MW。5#、6#水轮机由上海希科公司制造，转轮直径5.848m，额定流量293.91 m3/s，额定出力183.7MW。6台调速器由天阿公司制造。
6台发电机由哈尔滨电机厂有限公司制造，额定电压15.75KV，额定功率180MW，最大功率200MW。
6台主变压器由西安变压器厂制造，额定容量225MVA/225MVA，高压侧额定电压242KV。外型尺寸9110mm×3600mm×7105mm（长×宽×高）。
220KV六氟化硫全封闭组合电器（GIS），额定电压220KV，最高运行电压252KV，主母线额定电流3150A，分支回路2000A。
1.5工程建设
工程建设分2个标段，Ⅰ标为大坝标，中标单位为水电四局；Ⅱ标为厂房标，中标单位为水电六局。工程于1993年开始准备，1994年主体工程开始施工，1995年12月截流，1998年9月大坝封顶，1998年10月1日下闸蓄水，1998年11月28日第一台机组发电，2000年12月8日第六台机组发电。
工程建设共完成土石方开挖88.95万m3，混凝土浇筑187.85万m3，钢筋制安2.88万t，帷幕灌浆2.49万m，固结灌浆5.02万m，坝接缝灌浆6.0万m2