水库坝址地处沱江水系阳化河支流上游。水库集雨面积4.25km2，总库容198.2万m3，死库容23.32万m3，设计灌溉面积0.43万亩，有效灌溉面积0.41万亩。一座以农业灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合效益的重点小（一）型水库，调节性能为多年调节。龙头堰水库枢纽工程由主坝、溢洪道、放水设施组成。
（1）大坝工程
龙头堰水库大坝为浆砌条石单拱坝，设计最大坝高21.2m（基础8.0m），坝顶高程411.5m，坝顶弧长60.29m，坝顶宽1.4m，坝底最宽2.6m，两坝肩伸入坝端岩石。
大坝基础河床为“V”型，开挖淤泥积层至7m深见基岩，两岸均为中厚层砂岩夹泥岩，右坝肩向岸头伸入3m、左坝向岸头伸入2m作坝肩防渗截流墙。基槽为薄层砂岩夹泥岩，岩石较软且破碎。
溢洪道工程
溢洪道位于大坝左端，溢洪道总长35.5m，最大下泄流量11.46m3/s，进口堰型为宽顶堰，堰顶净宽2.8m，高程408.91m。溢洪道进口至末端开槽在较完整的砂岩基础上。
（3）灌溉防水设施
龙头堰水库的自然灌溉放水设施共一处，位于大坝右端。为闸阀放水，闸阀为DN350mm，最低取水高程403.5m，最大取水量为0.178 m3/s，灌溉新团乡农田。闸阀年久失修，漏水严重，且开启不灵活