Fırat Nehri üzerinde yapılan GAP Projesi içinde, Keban Barajından sonra ikinci kademeyi teşkil eden barajdır. Keban Barajına 166 kilometre, Diyarbakır şehrine 134 km mesafede ve Çüngüş kazası hudutları içinde bulunmaktadır. 1976 seneninde ihâle edilerek inşaatına başlanmış, 1987 seneninde bitirmiştir.  

Enerji imalatı gayesiyle heyetmiş olup, 1800 megavat heyeti gücü, 7,5 milyar kilovat saat/sene imalat kapasitesi vardır. Karakaya Barajı, Atatürk Barajından sonra, elektrik enerjisi üretmesi itibariyle Türkiye’de ikinci sırada bulunmaktadır (1993). 225 metre sabit yarıçapında tek eğrili(beton kemer ağırlık) tipindedir. Dolu kret uzunluğu 462 m ve gövde beton hacmi 2 milyon metreküptür. Baraj üzerinde kuruluş edilen 14x14 metre ebadında on adet radyal kapak ile kontrol edilebilen, saniyede 17 bin metreküp kapasitede olan dolu savak, açılı düşük kanallı ve santral üzerinde traplenli olarak heyetmiştir. 

Her birinin gücü üç yüz megavat olan, altı adet türbün greratör imalat birimi bulunmaktadır. Hidroelektrik santral 184 m tul ve 81 m genişlikte yapılmıştır. Su depolama alanı 80.538 kilometrekare, senelik vasati su akışı 23.554 milyar metreküptür. Toplam su hacmi 9.58 milyar metreküp, baraj gölü alanı 29.800 hektardır. 

Tipi beton kemer ağırlıklı olup, temelden yüksekliği 173 metredir. Türkiye’nin ikinci sırada en büyük barajıdır.