Рефтинское водохранилище было создано в 1968 году для водоснабжения Рефтинской ГРЭС. Водохранилище образовалось сливающимися речками Малый и Большой Рефт.

Поселок Рефтинский проектировался и строился в качестве естественной составной части будущей Рефтинской ГРЭС, необходимость строительства которой, была вызвана потребностью покрыть бурно возрастающий дефицит электроэнергии на Урале и необходимостью обеспечить электроэнергией освоение только что разведанных в Тюменской области громадных месторождений нефти и газа.

Сооружение Рефтинской ГРЭС началось в 1963 году. Площадка для строительства была выбрана недалеко от крупного промышленного центра - города Асбеста, в месте слияния двух небольших речек, дебит которых позволил обеспечить потребность в воде крупной электростанции и жилого поселка, а рельеф местности - создать достаточно большое водохранилище, необходимое для охлаждения сбрасываемой с электростанции воды. Рефтинская ГРЭС в течение почти 15 лет была одним из основных источников энергоснабжения Тюменской области.

В декабре 1980 года был введен в эксплуатацию последний, десятый энергоблок Рефтинской ГРЭС, Мощность электростанции достигла 3800000 квт. Для строительства водохранилища потребовалось затопить значительную площадь леса, что естественно нанесло урон природе района.

Строительство дамбы привело к обмелению некоторых участков русла рек Малый Рефт и Рефт. В холодное время года эти реки во многих местах промерзают до дна, что негативно сказывается на популяции таких традиционных для этих мест рыб как налим (практически полностью исчезнувший за последнее время) и пескарь (значительно уменьшилась популяция). С рождением Рефтинской ГРЭС происходили не только отрицательные изменения в природе, окружающей электростанцию и поселок, но и положительные.

Рефтинская ГРЭС – одна из крупнейших в России тепловых электростанций из работающих на твердом топливе. 20 декабря 2006 года на электростанции произошла крупная авария, в результате чего разрушился энергоблок № 10, а соседний энергоблок был поврежден. На восстановление ушло около полутора лет. Работа этой электростанции на каменном угле несовершенна. Ежегодно она выбрасывает на золоотвалы около 6 миллионов тонн золы и шлака. Сейчас рассматривается вопрос перехода Рефтинской ГРЭС на сухозольное шлакоудаление.

Дымовая труба Рефтинской ГРЭС – одна из самых высоких в мире. Ее высота – 330 метров. Примерно через 15-20 километров ниже плотины водохранилища река Рефт впадает в реку Пышму. Весной при условии открытой плотины водохранилища она вполне пригодна для туристского сплава.

Кроме рек Малый Рефт и Большой Рефт в Рефтинское водохранилище впадают несколько небольших речек и ручьев. При подготовке местности к затоплению было плохо очищено ложе водоема, на дне много топляков и пней. Есть несколько пляжей, удобных для купания. Из-за поступления теплой воды с ГРЭС купальный сезон здесь можно открывать раньше, чем в других водоемах Среднего Урала.

Дно преимущественно илистое, кое-где каменистое. Береговая линия сильно изрезана; есть несколько островов. Наличие большого острова в зоне низового сбросного канала увеличивает путь циркуляционного потока, что способствует наилучшему охлаждению воды.

Средняя глубина искусственного водоема 5,3 метра, максимальная достигает по одним данным 10 метров, по другим 22 метра. Площадь 25,3 км3.

Для хозяйственно-питьевых нужд поселка Рефтинский и одноименной ГРЭС в 1971 году на р. Малый Рефт, в 2 км от ее устья, создано Малорефтинское водохранилище сезонного регулирования стока, находящееся в подпоре от Рефтинского водохранилища.

Ихтиофауна водохранилища представлена лещом, плотвой, линем, окунем, щукой, ельцом, карпом, толстолобиком, белым амуром и канальным сомиком (икталурус). Вряд ли еще где-то на Урале можно встретить столь необычную рыбу. Он был завезен сюда из США. Будучи теплолюбивым, он всегда держится в самых теплых частях водохранилища, около места сброса теплой воды. В благоприятных условиях икталурус живет до 14 лет и может достигать веса до 40 килограмм. Правда в Рефтинском водохранилище он куда скромнее – до 3 килограмм. Поймать его непросто. Для рыбаков это большая удача. Если повезет поймать канального сомика, надо учитывать, что плавники у него ядовитые.

Здесь работает местное рыбное хозяйство, выращивающее карпов. В последние годы разводят особо ценных осетровых. В период начального зарыбления в водохранилище была случайно занесена озерная лягушка, которая успешно натурализовалась и заселила все зоны водоема. Обилие рыбы и летом, и зимой привлекает большое количество рыбаков.

Основными источниками загрязнения Рефтинского водохранилища являются Рефтинская ГРЭС, Рефтинская птицефабрика, предприятие «Ураласбест» и др. Кроме этого, водохранилище диффузно загрязняется стоками с территорий садово-дачных товариществ и баз отдыха, расположенных в водоохранной зоне.