Nádrže byly postaveny v 70. až 80. letech 20. století, aby zamezily každoročním záplavám a zvýšily intenzitu zemědělské výroby. Hlavním důvodem výstavby byly plány socialistického hospodářství na rozsáhlé systémyzavlažovacích kanálů.
Samotná dolní nádrž je největší vodní plochou na Moravě a celá kaskáda zabírá plochu 32,3 km². Nádrže jsou nicméně velmi mělké, hloubka často nepřesahuje 2 metry. Horní nádrž má přirozené břehy, střední a dolní z větší části umělé (hráze) - místy je hladina nad úrovní okolního terénu. Do prostřední nádrže se společným ústím vlévají řeky Svratka a Jihlava. Na březích nádrží se nacházejí obce Brod nad Dyjí, Dolní Věstonice, Pasohlávky, Pavlov, Strachotín a několik rekreačních oblastí a areálů.
Vlivu výstavby nádrží na krajinu a faunu bylo věnováno několik odborných studií z nichž vyplývá, že novomlýnské nádrže jsou výrazným stabilizujícím prvkem ovlivňujícím velmi pozitivně klimatické prvky v krajině. V nivě jižní Moravy probíhají totiž procesy vysušování krajiny způsobené jak globálními klimatickými změnami, tak i intenzitou čerpání podzemních vod do vodovodní sítě. Samotná existence lužních lesů jižní Moravy tak může být v současné době podmíněna maximální funkčností vodního díla Nové Mlýny.
Prostřední nádrž zcela zatopila vesnici Mušov, zachován zůstal pouze její kostel stojící nad vsí na kopečku (nyní ostrově).
