矢木沢ダムは、群馬県利根郡みなかみ町に位置し、一級河川である利根川本川の最上流部に建設されたアーチ式コンクリートダムです。独立行政法人水資源機構が管理するこのダムは、堤高131.0mを誇り、東京都を始めとする首都圏への上水道供給を目的とした利根川上流ダム群の一つです。ダムによって形成された人造湖は「奥利根湖（おくとねこ）」と呼ばれ、その規模は利根川水系でも最大級です。
矢木沢ダムの計画は、戦前からいくつかの事業主体によって進められていました。その一つは「東京市上水道計画」、次に「群馬県利根川河水統制計画」、そして「奥利根電源開発計画」でした。これらの計画のうち、特に「群馬県利根川河水統制計画」と「奥利根電源開発計画」は後に統合され、大規模な揚水発電計画としてまとめられました。この計画は矢木沢ダムを下部調整池とし、尾瀬原ダムを上部調整池とする壮大なプロジェクトでしたが、1950年（昭和25年）以降、計画は棚上げ状態となりました。
しかし、1947年（昭和22年）に発生したカスリーン台風による大洪水や、戦後の首都圏における急激な人口増加に伴う水需要の増加により、多目的ダムの必要性が高まりました。1949年（昭和24年）に経済安定本部によって「利根川改定改修計画」が立案され、その中で矢木沢ダムの建設が具体化しました。1959年（昭和34年）に建設省関東地方建設局（現・国土交通省関東地方整備局）の手によって計画が進められ、1967年（昭和42年）に完成しました。
矢木沢ダムは、洪水調節、利水、農業用水の供給、上水道供給、水力発電など、複数の目的を持つ多目的ダムです。型式は「非越流型アーチ式コンクリートダム」で、右岸に洪水吐きを備え、最右岸部には脇ダムとしてロックフィルダムが設置されています。堤高は当初100.0mと計画されていましたが、事業拡大に伴い131.0mに拡大され、総貯水容量は204,300,000トンに達しています。
矢木沢ダムは、伊勢崎市八斗島地点における洪水調節や利根川流域の農業用水の供給、東京都への上水道供給など、首都圏の水がめとして重要な役割を果たしています。また、ダムの建設に伴う水没物件は東京電力の湯の花温泉保養所1軒のみであり、住民補償は必要ありませんでした。
矢木沢発電所は、東京電力リニューアブルパワーが運用する水力発電所で、東京電力が初めて設置した揚水発電所です。1965年に使用が開始され、矢木沢ダム湖を上池、須田貝ダム湖を下池として利用し、揚水発電を行っています。発電所の認可出力は240,000 kWで、最大使用水量は毎秒300トン、有効落差は93.5mです。この発電所で培われた可変速揚水発電の技術は、後に建設される大容量揚水発電所にも活かされています。
矢木沢ダムによって形成された奥利根湖は、下流の洞元湖（須田貝ダム）や藤原湖（藤原ダム）と共に「奥利根三湖」と呼ばれ、観光地としても人気があります。春の新緑や秋の紅葉が美しく、夏でも比較的涼しいため、多くの観光客が訪れます。また、付近には湯の小屋温泉や宝川温泉もあり、群馬県の代表的な温泉郷として知られています。
矢木沢ダムでは、毎年5月から7月にかけて点検放流が行われます。この点検放流は、非常用洪水吐ゲートの操作状況を確認するために行われ、豪快な水しぶきを伴う放流が見られます。放流の日時は水資源機構の沼田総合管理所ウェブサイトで公開され、多くの観光客が訪れます。
矢木沢ダムへのアクセスは、関越自動車道の水上インターチェンジから国道291号を経由し、湯檜曽温泉手前より群馬県道63号水上片品線を北上します。須田貝ダム手前から東京電力管理用道路に入り、直進すると巨大なダムが見えてきます。ただし、冬季は積雪のため、須田貝ダムから矢木沢ダムに向かう道路は通行止めとなります。
奥利根湖より先は険しい山岳地帯で、貴重な動植物が多く生息していることから、「利根川源流域自然環境保全地域」に指定されています。このため、現在も奥利根湖から水源の大水上山大雪渓までの利根川源流部は秘境として知られています。