新桂沢ダムは、幾春別川総合開発事業の一環として石狩川水系幾春別川に建設した堤高75.5m、堤頂長397.0mの重力式コンクリートダムで、幾春別川支流である奔別川に建設する三笠ぽんべつダムと2ダムによる洪水調節、流水の正常な機能の維持、工業用水、水道用水、発電を目的としている。新桂沢ダムは、我が国の直轄ダムとしては初めて旧ダムより同軸で嵩上げを実施した再開発ダムであり、堤高を約1.2倍嵩上げすることで総貯水容量が約1.6倍へと効率的に治水・利水機能を増大させた。

ダム建設地である三笠市は、明治元年に石炭が発見されたことを契機に開発が進んだ地域であり、まちの形成そのものがジオ（地球・大地）に密接に関係することから、平成25年に三笠市全体がジオパークとして認定されている。