陵水县小妹水库位于该县北部陵水河一级支流都总河上游，1966年1月动工兴建（1959年曾筹备建设），为均质土坝，坝顶长280米。1967年秋完成隧洞开挖和溢洪道进口段。几经周折，1970年冬续建，采用水中倒土筑坝，后改加机械压实，1972年土坝填筑达140米高程（拦洪断面）。灌区同时建设并部分发挥效益。1974年初步完成三大工程。“文革”极左思潮影响，土坝后坡厚度减少13米，坝体单薄，安全系数K=1.08，未达部颁标准，加上坝肩、坝基渗漏，主体工程完成后第一年蓄水，坝身出现全面渗漏现象，同年排空库容，采取背水坡搞反滤层的处理措施，第二年进行坝身灌泥浆，1992年进行除险加固，土坝上游坡改建为混凝土护坡，后坝坡按原设计断面标准培厚，改造坝趾反滤体，右岸条形山和左岸坝端干砌石护坡进行人工灌浆处理。

溢洪道为开敞式有闸控制，净宽36米，设有3扇12×6.3米弧形钢闸门。下游陡坡鼻坎挑流消能。

利用导流隧洞做放水涵，进口转动门盖闸门。

设计灌溉面积3334公顷。现有干渠长57公里（混凝土防渗38公里），支渠长132公里（大部分已混凝土防渗）。渠堤通车里程54公里，现灌溉面积3334公顷。

设有坝后电站及小妹梯级电站。