จังหวัดเลย ถึงจะมีแม่น้ำสายสำคัญ ประกอบด้วย แม่น้ำป่าสัก แม่น้ำเหือง แม่น้ำพอง และแม่น้ำเลย และมีแหล่งเก็บกักน้ำความจุรวม 85.43 ล้านลูกบาศก์เมตร คิดเป็น 7.55% ของปริมาณน้ำท่าเฉลี่ย แต่น้ำส่วนที่เหลือที่มีประมาณมากได้ไหลลงแม่น้ำโขงแทบทั้งสิ้น จึงไม่แปลกเลยว่า พื้นที่ลุ่มน้ำนี้จะเผชิญปัญหาขาดแคลนน้ำ และน้ำหลากท่วม ดังที่ปรากฏมาโดยตลอด

เมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน 2520 พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงมีพระราชดำรัสกับอธิบดีกรมชลประทาน ถึงการพัฒนาลุ่มน้ำเลย มีใจความสำคัญโดยสรุปคือให้พิจารณาวางโครงการก่อสร้างอ่างเก็บน้ำ 3 แห่ง ประกอบด้วย อ่างเก็บน้ำน้ำเลย อ่างเก็บน้ำห้วยน้ำทบ และอ่างเก็บน้ำห้วยน้ำลาย นับแต่นั้นมาจนบัดนี้ ระยะเวลามากกว่า 40 ปี อ่างเก็บน้ำน้ำเลยจึงถือกำเนิดเป็นโครงการแรก ความจุ 35.807 ล้านลูกบาศก์เมตร เป็นส่วนหนึ่งของความจุรวม 85.43 ล้านลูกบาศก์เมตรดังกล่าว โดยเริ่มกักเก็บน้ำตั้งแต่ปี 2558 เฉพาะปริมาณน้ำท่าเฉลี่ยที่ไหลลงอ่างน้ำเลยเฉลี่ยปีละ 200 ล้านลูกบาศก์เมตร น้ำจึงไหลเต็มอ่างเก็บน้ำน้ำเลยอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับฤดูฝนปี 2559 อ่างเก็บน้ำน้ำเลยกักเก็บน้ำเต็มศักยภาพ 35.807 ล้านลูกบาศก์เมตร ที่เหลือต้องระบายลงสู่ท้ายอ่างไปยัง 4 อำเภอ ประกอบด้วย อ.ภูหลวง อ.วังสะพุง อ.เมือง และ อ.เชียงคาน ก่อนไหลลงแม่น้ำโขงแม่น้ำเลยไหลจากบริเวณ อ.ภูเรือ ลงมาทางใต้ ก่อนวกขึ้นเหนือผ่าน อ.ภูหลวง และอีก 3 อำเภอตามลำดับก่อนลงแม่น้ำโขง อ่างเก็บน้ำน้ำเลย มีระบบส่งน้ำ 2 แบบ คือระบบสถานีสูบน้ำตามฝายที่ก่อสร้างในลำน้ำเป็นระยะๆ เช่น ฝายบ้านทรายขาว ฝายยางบ้านท่าทิศเฮือง ฝายยางบ้านติดต่อ และฝายยางบ้านปากหมาก รวมทั้งฝายยางบ้านบุ่งกกตาลที่เพิ่งก่อสร้างแล้วเสร็จ ระบบนี้จะได้พื้นที่ชลประทาน 34,580 ไร่ อีกระบบเป็นระบบส่งน้ำด้วยแรงโน้มถ่วงผ่านคลองส่งน้ำ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงมีพระราชปณิธานสืบสาน รักษาและต่อยอด ให้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยขณะนี้กำลังดำเนินการก่อสร้างอยู่ คาดว่าเมื่อแล้วเสร็จจะเพิ่มพื้นที่ชลประทานได้อีก 24,912 ไร่ รวมแล้ว 59,592 ไร่

“อ่างเก็บน้ำน้ำเลย เป็นแหล่งน้ำต้นทุนสำคัญของลุ่มน้ำเลย ทั้งการกักเก็บน้ำ ทั้งตัดยอดน้ำฤดูฝน ทั้งใช้ในฤดูแล้งและรักษาระบบนิเวศหล่อเลี้ยงลำน้ำ ส่งผลให้ราษฎรมีแหล่งน้ำต้นทุนสำหรับการอุปโภคบริโภค จำนวน 27 หมู่บ้าน 5,960 ครัวเรือน พื้นที่เกษตรได้รับประโยชน์ 24,590 ไร่