Der Muldestausee wurde durch den Stau des Flusses Mulde geflutet. Er ist 9 km lang und 2 km breit, bei einer Wassertiefe von 40 m und besitzt ein Einlauf- und Auslaufbauwerk mit 19 m hoher und 303 m langer Staumauer.

Die Mulde wurde auf 11 km umgeleitet, um in der benachbarten Mulden-Aue, dem heutigen Großen Goitzsche-See, ab 1975 den Braunkohleabbau zu ermöglichen.

Der Stausee grenzt an die Ortsteile Friedersdorf, Schlaitz, Pouch sowie Mühlbeck der Gemeinde Muldestausee.