Die Talsperre Klingenberg wurde in den Jahren 1908 bis 1914 erbaut. Sie dient - damals wie heute - gleichermaßen dem Hochwasserschutz und der Trinkwasserversorgung für Dorfhain, Tharandt, Rabenau, Freital und (teilweise) den Raum Dresden. Bis 1940 entstand ein Stolln- und Rohrsystem bis zum Wasserwerk Dresden-Coschütz. An den drei Gefällestufen entstanden Wasserkraftwerke: Klingenberg, Dorfhain und Tharandt.
Beeindruckend ist die Naturstein-Architektur der Talsperre Klingenberg (ebenso wie weiterer Talsperren im Ost-Erzgebirge). Als Baumaterial diente der anstehende Gneis, der westlich der Talsperre gebrochen wurde. Die 40 m hohe und 310 m lange Sperrmauer (16,4 Mio m3 Stauraum), die gegenwärtig saniert wird, ist Zeuge der gewaltigen Arbeitskraft der über 5.000 meist nicht einheimischen Arbeiter. Zum Transport von Mensch und Material war eigens eine Werkbahn vom Bahnhof Klingenberg errichtet worden.
Auf dem Damm der ehemaligen Werkbahn befindet sich jetzt ein Wanderweg. Sehenswert und interessant ist die sogenannte "Streichholzbrücke" über den Langen Grund nordwestlich der Talsperre. Die Brücke erhielt ihren Namen durch die außergewöhnliche Architektur, die ursprünglich als Holzkonstruktion ausgeführt war. Einige Jahre nach ihrer Errichtung ist die Brücke durch eine ebenso filigrane Bauweise aus Eisenbahnbeton ersetzt worden. Der Wanderweg führt weiter zur Neuklingenberger Höhe und nach Klingenberg-Colmnitz (Bahnanschluss), vorbei an einer Baumreihe mit starken Ahornen. Hier sind Berg- und Spitzahorn gemischt, so dass die Unterschiede, insbesondere in der Borkenbildung, studiert werden können.
Beim Hochwasser 2002 lief die Talsperre unkontrolliert über, und die Sperrmauer wurde sehr stark beschädigt. Das Ausmaß der Schäden, die bei einem etwaigen Bruch der Mauer hätten entstehen können, ist wohl nur schwer vorstellbar. Das Versagen der eigentlichen Talsperrenfunktion, vor Hochwasser zu schützen, hatte vor allem zwei Ursachen. Einerseits war das Hochwasserereignis nicht rechtzeitig in seinem ganzen Ausmaß erkannt worden. Andererseits zeigt sich, wie schwer es ist, widersprüchliche Interessen zu vereinen. Für den Hochwasserschutz wäre es am günstigsten, wenn immer viel zusätzlicher, nicht genutzter Stauraum zur Verfügung steht, also ein möglichst geringer Wasserstand in der Talsperre. Dies widerspricht dem Bedürfnis nach einem hohen Wasserstand für die Trinkwassergewinnung, denn nur ein großer, tiefer Wasserkörper ist in der Lage, auch im Sommer stabil gute Wasserqualität vorzuhalten. Die Klimaprognosen der nächsten Jahrzehnte - Sommer allgemein trockener und heißer, dafür aber mehr und stärkere Niederschlags-Extremereignisse - lassen eine Verschärfung dieses Interessenkonfliktes und der daraus resultierenden Risiken erwarten.
Die Umgebung der Talsperre ist zum Wandern ebenso gut geeignet wie zum Radfahren, gebadet werden darf aber leider nicht. Die schmale, langgezogene Wasserfläche mit ihren bewaldeten, steilen Hängen strahlt eine fjord-artige Ästhetik aus und besitzt, besonders bei tief stehendem Sonnenlicht, einen eigentümlichen Reiz.