大渡河龙头石水电站位于雅安市石棉县境内安顺场上游约10km处，上游与大岗山水电站衔接，下游与老鹰岩水电站衔接，为大渡河干流规划调整推荐22级方案的第15梯级电站。坝址距下游石棉县城约23km，距上游泸定县城约93km，坝址区左岸现有泸定至石棉公路通过，向北连接川藏公路，向东在石棉县城附近与108国道相通。坝址距成昆铁路汉源车站约112km。
枢纽工程由挡水建筑物沥青混凝土心墙堆石坝、左岸引水发电系统和泄洪建筑物左岸三条泄洪洞等建筑物组成。
沥青混凝土心墙堆石坝坝顶高程960.00m，坝顶宽10m，最大坝高58.5m，坝顶长度374m。上游坝坡1:1.8，下游坝坡1：1.8，上游在930.00m高程设置1条马道，下游在940.00m高程设置1条马道，马道宽度均为3.0m。为施工需要，在下游坝坡设一条从915m到940m高程的公路，公路从右岸到左岸挡墙出口，宽度为10m，纵坡坡度为7%。为了减小下游砂层液化的可能性，增加坝坡稳定性，在下游坝脚处设堆石压重体，压重体顶高程915.00m，压重体宽度160m至190m。
沥青混凝土心墙为直立式，位于坝体中部坝线上游。心墙上下游两侧各设一层厚4.0m的过渡层，过渡层外侧为坝体堆石。
心墙基础覆盖层设一道厚1.2m的全封闭混凝土防渗墙，墙底嵌入弱风化基岩1m，防渗墙最大深度约为69m。河床及右岸沥青混凝土心墙与防渗墙顶部混凝土基座连接，左岸与基岩上的浇筑混凝土基座连接。
引水发电建筑物布置在河床左岸岸边，主要建筑物包括电站进水口、压力管道、地面厂房等。
电站进水口采用岸塔式。4孔进水口呈“一”字型并排布置，进水塔纵轴线方位角为N11°W。进水口底板高程926.00m。压力管道采用单机单管供水，4条管道平行布置，管道长度为201.278~175.84m，管径10.80m。
地面厂房布置在坝下游侧左岸岸坡，厂房纵轴线方位角为N80°W。厂区建筑物包括主厂房、副厂房、主变场、控制楼、GIS开关站、尾水平台、尾水渠、进厂公路及回车场等。控制楼、主变压器及GIS开关站位于主厂房上游侧。
主厂房总长191.28m，厂房总高度59.79m，总宽度31.5m。
泄水建筑物由3条泄洪洞组成，均布置在左岸，从右至左依次为1#、2#、3#泄洪洞，三条泄洪洞平行布置，洞轴线水平间距为40.0m。
1#泄洪洞总长度504.00m，进口堰顶高程937.50m，闸孔净宽16.0m，隧洞断面为城门洞型，断面尺寸16.0m×17.5m（宽×高），出口采用不完全面流消能。
2#泄洪洞总长615.00m，进口底板高程取为910.00m，闸孔净宽13.0m，隧洞断面为城门洞型，断面尺寸13.0m×18.5m（宽×高），出口采用不完全面流消能。
3#泄洪洞（表孔溢洪道）总长660.95m，进口堰顶高程为935.00m，闸孔净宽15.0m，隧洞断面为城门洞型，断面尺寸15.0m×16.5m（宽×高），出口采用挑流消能方式。