سد مخزني خداآفرين با هدف ذخيره‌سازي آب به منظور مصارف آبياري، كنترل سيلاب‌هاي رودخانه ارس و توليد برق احداث شده است. اين سد مخزني با حجم مخزن حدود 612/1 ميليارد مترمكعب قادر خواهد بود حدود 2 ميليارد مترمكعب آب خروجي از سد ارس و حوضه‌ مياني را تنظيم نمايد. بدنه سد خاكي با هسته رسي با ارتفاع 64 متر از پي مي‌باشد و براي تخليه سيلاب سرريز آزاد نعل اسبي شكل با ظرفيت تخليه 1500 مترمكعب در ثانيه در نظر گرفته شده است. سيلاب 10.000 ساله معادل 3440 متر مكعب در ثانيه برآورد شده كه از طريق سرريز، نيروگاه‌ها و كنارگذر نيروگاه‌ها تخليه خواهد شد. در اين سد دو نيروگاه هر يك به ظرفيت 100 مگا وات طراحي شده است.

ساختگاه خداآفرين در شمال استان آذربايجان شرقي- 260 كيلومتري شمال شرقي تبريز- در 196 كيلومتري پايين دست سد ارس - روي رودخانه مرزي ارس واقع شده و مشترك بين كشور جمهوري اسلامي ايران و كشور جمهوري آذربايجان مي‌باشد.

رودخانه ارس كه سرچشمه‌ي آن كوه‌هاي آرارات تركيه مي‌باشد، در شمال غربي ايران مرز بين ايران و كشورهاي تركيه، نخجوان، ارمنستان و جمهوري آذربايجان را تشكيل مي‌دهد. بر اساس پروتكل امضاء شده بين ايران و اتحاد جماهير شوروي (در دهه 40 شمسي)، بر روي اين رودخانه چند طرح مشترك مورد مطالعه و طراحي قرار گرفته كه برخي از آن‌ها مانند سد ارس، بند انحرافي ميل- مغان و سد مخزني خداآفرين اجرا شده و برخي ديگر در مرحله اجرا يا در مرحله مطالعه مي‌باشد. اين سد توسط مؤسسه انرژتيكاي آذربايجان (به عنوان مؤلف طرح) مورد مطالعه و طراحي قرار گرفته و عمليات اجرايي آن از سال 1379 با احداث كالورت انحراف شروع شده است.

- طرح مشترك بين كشور جمهوري اسلامي ايران و كشور جمهوري آذربايجان مي‌باشد و طراحي آن توسط مؤسسه انرژتيكاي آذربايجان (به عنوان مؤلف طرح) انجام شده است.
- سرريز از نوع آزاد و به شكل نعل اسبي روي سازه آبگير نيروگاه راست طراحي شده است.