Die Diemeltalsperre liegt eingebettet in den Höhenzügen des Waldecker Uplandes und des Hochsauerlandes. Die Staumauer wurde erbaut aus kaum verwitterndem Grünstein, der dicht unter dem Gipfel des Eisenbergs gewonnen wurde. Spektaluär sind die nahezu jährlich stattfindenden Überläufe.