坝址以上集雨面积为10.6km2，河道长度5.46km，河道坡降31.5‰。水本工程总库容15.44万立方米，有效库容9.9万立方米。死库容1.5万立方，大坝为单曲浆砌石拱坝，是一座以灌溉为主的小（2）型水库。
水库建设时采用20年一遇设计，100年一遇校核，总库容15.5万m3，兴利库容6.3万m3，正常蓄水位12.41m。本次安全鉴定复核设计洪水重现期为20年一遇，相应洪水位为370.41m，相应库容为13.73万m3；复核校核洪水重现期为100年一遇，相应洪水位为370.98m，相应库容为15.44万m3；正常蓄水位369m，相应库容9.9万m3。
塘下溪水库工程由大坝、溢流堰和放水涵管等建筑物组成，工程等别Ⅴ级，主要建筑物级别5级。
大坝为单曲浆砌石拱坝，坝顶高程371m，最大坝高15.4m，坝顶长度51.7m，坝顶宽1.2m。
浆砌石拱坝采用坝顶溢流，堰顶高程为369m，宽度22m。最大泄量为87.4m3/s。
放水洞形式采用直径40cm钢筋砼涵管，用闸阀控制。最大放水量为0.20m3/s。