一方、新豊根発電所は佐久間ダム建設後1962年（昭和37年）より電源開発促進法に基づき、計画された。建設当時は火力発電が主体となっており、これらとの連携を図り易い揚水発電が注目されていた時期であった。同発電所は佐久間ダムを下部調整池として利用し、上部調整池は佐久間ダム直下流で天竜川に合流する大千瀬川の支流、大入（おおにゅう）川に新豊根ダムを建設、そして中間に発電所を建設し、双方の貯水池を利用することで最大112万5000キロワットを発電する。ダムと発電所は1973年（昭和48年）に完成したがこれに伴い、佐久間ダム建設によって取水口が水没するために発電所建屋と取水口を移転して運転を継続していた豊根発電所が、新豊根ダム建設に伴い取水ダムと取水口が水没するために廃止されている。なお、新豊根ダムは当初電源開発により発電専用ダムとして計画されたが、1968年（昭和43年）の台風10号と翌1969年（昭和44年）の佐久間町浦川を中心とした2年連続の大災害を機に愛知県が治水目的で事業に加わり、さらに建設省に事業が移管され以後建設省（国土交通省）と電源開発が共同管理する多目的ダムとして完成・運用されている。
佐久間ダムの目的は水力発電であり、佐久間発電所・新豊根発電所により合計147万5000キロワットを生み出すが、副次的に灌漑や上水道・工業用水道の供給も行う。正式な目的は水力発電しかないが、天竜東三河特定地域総合開発計画の根幹事業でもあり、事実上多目的ダムとして利用されている。以下、目的について詳述する。
佐久間ダム・発電所の構想は先述の通り1921年名古屋電灯が最初に発案したが、当初は現在の佐久間湖区域を三分割して佐久間・山室・小汲発電所を建設する計画であり、佐久間発電所の出力も3万5000キロワットと小規模であった。大ダム計画に変化したのは1947年（昭和22年）に日本発送電東海支店が発表したダム案からであり、この時には高さ140メートル、出力42万キロワットの計画に上方修正されている。そして電源開発による正式な開発が決定した段階で高さ160メートル、出力36万キロワットとなり、後に高さを4.5メートル低くした現在の規模となった。それでもこの規模は当時工事中ではあるが日本一の高さであった栃木県の五十里ダム（男鹿川）の112メートルを一挙に43.5メートルも上回り、当時としては世界第7位、日本最大の高さを有する巨大ダム計画となった。従来の工法では少なくとも完成までには10年は必要とされたが、当時の日本は高度経済成長にひた走る時期であり、電力需要は急上昇の一途をたどっていた。従って電力開発は国家の至上命令でもあり、当時の電源開発は昭和30年度財政投融資において国鉄の約240億円、日本電信電話公社の約75億円、郵政事業特別会計や日本航空の約10億円に比べ約269億円が融資されており、佐久間ダムは一刻も早い完成を求められた。
1957年にFWBと2,000ccにスケールアップされたFPFをクーパーに供給してF1参戦開始。1958年にはFPFエンジンの排気量は2,200ccまで拡大され、194馬力/6,250回転の出力を発生。信頼性は高いものの、2,500ccエンジンに比べると非力な感は否めなかった。しかし、ミッドシップにクライマックスエンジンを搭載したクーパーは、十分な戦闘力を発揮した。1959年にはシリンダーブロックが設計しなおされて2,500ccのFPFエンジンが開発された。240馬力/6,750回転の出力を発生した。依然としてフェラーリなどのイタリア勢には及ばなかったが、この新エンジンはクーパーのほかにロータスにも供給された。クーパー・クライマックスをドライブしたジャック・ブラバムが1959年と1960年の2年連続でチャンピオンを獲得した。1961年からは、NAエンジンの排気量が1,500cc以下に縮小された。これに対応したエンジンが間に合わなかったため、F2用エンジンの改造版である4や1,500ccに縮小したFPFが暫定的に使用された。このとき、エンジンとシャーシのフルコンストラクターであったBRMにも、BRM自身のエンジン開発の遅れからクライマックスエンジンが供給された。FWMVエンジンは1,500cc規定に対応したエンジンとして1961年後半にデビュー。当初はウェーバーのキャブレターを使用していたが、1963年以降はルーカスの燃料噴射装置に変更されている。このエンジンを使用したジム・クラークが1963年にワールドチャンピオンを獲得した。1964年には2バルブから4バルブに変更されると同時にショートストローク化された。4バルブエンジンは2バルブタイプよりも出力の面で優れていたが、信頼性が低く、ロータスとブラバムに供給されるにとどまった。しかし、クラークはこのエンジンをうまく使いこなし、1965年に再びワールドチャンピオンを獲得した。この頃には水平対向16気筒仕様のFWMWエンジンも開発していたが、ベンチテストで従来のV8エンジンの出力には及ばず、1,500cc規定が1965年をもって終了することもあり、実戦に投入されることはなかった。1966年に再びエンジン規定が変更され、NAエンジン排気量は最大3,000ccまでと規制が緩和された。このような度々のエンジン排気量規定変更のレギュレーションや資金難などがあり、コヴェントリー社はNA3,000ccエンジンを開発しないことを表明した。従来のクライマックスエンジンユーザーは新エンジンを見つけるまでの間、FWMVを排気量アップしたエンジンでその場をしのいだ。コヴェントリー・クライマックスは1969年にF1から完全に撤退した。