1957年，江苏省水利专家在溧阳考察，研究了当地地形。发现一马平川的沙河两边是延绵不断的碧绿大山，如在沙河的下游，能拦住这些水，用水发电，灌溉田地，旱涝保收，造福民间，应是一件功在当代利在千秋的大好事，于是就开始建造了“沙河水库”。

1992年，为了适应改革开放的需要，沙河水库便改成了天目湖。

天目湖湖区处于Ⅱ~Ⅲ类水质。透明度和pH值均显示天目湖水质处于Ⅱ~Ⅲ类水质。溶解氧全年有39.9%处于Ⅰ类水质的水平，35.8%处于Ⅱ类水质的水平，20.8%处于Ⅲ类水质的水平，处于Ⅲ类以下水质的仅占3.4%。TP全年仅有0.24%处于Ⅰ类水质的水平，30.9%处于Ⅱ类水质的水平，51.4%处于Ⅲ类水质的水平，有17.5%处于Ⅲ类以下水质的水平。TN仅有2.6%处于Ⅰ类水质的水平，42.4%处于Ⅱ类水质的水平，38.9%处于Ⅲ类水质的水平，有15.6%处于Ⅲ类以下水质的水平。