Se encuentra al norte de la ciudad, a unos 6 kilómetros de distancia. Sus aguas provienen de manantiales subterráneos y de arroyos próximos.

El agua se retiene, aprovechando la topografía del terreno, mediante un muro construido con un núcleo de hormigón revestido con sillares de granito, de más de 400 metros de longitud y 21 de altura, acodado y reforzado por contrafuertes. En él se distinguen dos torres de captación de agua, en cuyo fondo se situaron las llaves que regulan el caudal para alimentar al Acueducto de Los Milagros. Mientras que la parte interior del muro que retiene el agua presenta una estructura escalonada, la parte opuesta, es decir, la exterior, se refuerza con un talud de tierra que le confiere mayor consistencia.

Gracias a los trabajos realizados a comienzos de los noventa en la presa, se ha podido comprobar que ésta se construyó sobre otra de menor tamaño (unos 6 metros de altura), construida cuando se fundó la ciudad.

En cuanto a su datación cronológica, hay bastantes dudas. Para algunos arqueólogos sería una obra de época claudia o flavia, basándose en el estudio de la torre de decantación (castellum aquae) situada en la actual calle Calvario, donde finaliza la conducción. Otros, basándose en el uso mixto de ladrillos y sillares para las arcadas del Acueducto de Los Milagros, lo datan en el siglo III.

En la actualidad, los alrededores de la Presa Romana de Proserpina se han convertido en un lugar de expansión y de descanso para sus visitantes, aprovechando las aguas para mitigar los calores del riguroso verano extremeño.