Det opprinnelige Valldalsvatnet var langt mindre, rundt to kilometer langt, og lå helt nord i det nåværende magasinet. Vatnet ble oppdemmet som en del av Røldal-Suldal-utbyggingen på 1960-tallet. En demning ble bygget i Hyttejuvet lengst sør i Valldalen, og det ble dannet en ny innsjø som var 10 kilometer lang og demmet ned mesteparten av dalføret. Før kraftutbyggingen var Valldalen mye brukt til seterdrift.