Este dique se encuentra 42 kilómetros aguas abajo de la Villa de El Nihuil y a unos 35 de San Rafael, a continuación de la Central Nihuil III, y su objetivo es compensar los caudales de descarga de las centrales que integran el sistema para mantener con eficacia, sin afectar el funcionamiento normal de aquellas, el servicio de riego de unas 80.000 hectáreas, con una superficie de 508 hectáreas.
Es una presa de hormigón aligerado del tipo Noftali Alcorta de forma doble T de hormigón aligerado simple de 895.000 metros cúbicos, sin contar las perforaciones realizadas en roca mediante explosivos que llegaron a 325.000 metros cúbicos. Fue construido por la empresa Sollazzo Hnos. entre 1958 y 1965 y tiene una longitud de 300 metros con una cota de coronamiento es de 815,65 metros sobre el nivel del mar.
Su altura máxima es de 115 metros desde la base, con una capacidad de descarga de 600 metros cúbicos por segundo. Para su construcción se emplearon 700.000 metros cúbicos de hormigón y fue inaugurada en 1964.
Posee un sistema de descarga para riego, compuesto por descargadores de fondo y tres válvulas Howell-Bunger. Durante la construcción de la Central Hidroeléctrica Nihuil IV, pensada para alimentar la demanda de la ciudad de San Rafael mediante una línea de alta tensión y ubicada al pie del paredón, se modificó la disposición de dichas válvulas. La conducción se utiliza para alimentar una turbina de 25 MW de potencia, previendo para su generación utilizar los caudales de riego fijados por el Departamento General de Irrigación. En caso de no generar, el sistema de riego será atendido por las válvulas anteriormente citadas, ubicadas conforme al nuevo proyecto.
Más allá de sus características técnicas, Valle Grande forma parte del paraje turístico más concurrido del sur provincial por su variada oferta y el desarrollo alcanzado en las pasadas décadas, cuando la actividad empezó a ser puesta en valor por las autoridades locales y provinciales.
Sus aguas son recorridas por embarcaciones recreativas y deportivas y han sido escenario de competencias de natación en aguas abiertas. A diferencia de El Nihuil, no hay asentamientos en sus orillas, ya que la población se concentra aguas abajo del paredón, en la ribera norte del río Atuel donde proliferan los complejos de cabañas para turistas que suelen colmar su capacidad durante la temporada estival.
Eso hace que la calidad ecológica de su ambiente se haya mantenido en buenas condiciones, ya que no ha habido incidentes de contaminación, mortandad de peces ni saturación de algas similares a los detectados en otros embalses.