大梁水库主坝为黄土心墙砂砾料混合坝，坝轴线采取直线形布置，横跨下称沟谷地，主坝坝顶高程1401.00m，防浪墙顶高程1402.2m，最大坝高26.0m，坝顶长1145m。坝顶宽度8.0m，上游坡比为1：3.5（EL1386.00以下）、1：3.25（EL1386.00~EL1394.00）、1：2.5（EL1394.00~坝顶），下游坡比为1：2.0（EL1386.00以下）、1：3.0（EL1386.00~EL1394.00）、1：2.5（EL1394.00~坝顶）。
大坝下游浆砌石排水沟从桩号0+362～1+000及左右岸坝肩排水沟，排水沟砌筑厚度30cm，排水沟从两侧向中间下游排水盲沟有排水坡度，左侧为i=0.256%，右侧为i=0.114%。
