จุดเริ่มต้นของโครงการเกิดจากภายหลังที่มีการประกาศสร้างเขื่อนสิริกิติ์ ที่บ้านผาซ่อม ตำบลผาเลือด อำเภอน้ำปาด จังหวัดอุตรดิตถ์ ในปี 2500 ทำให้ต้องเตรียมพื้นที่สำหรับประชาชนที่จะต้องย้ายออกจากบริเวณอ่างเก็บน้ำ โดยจัดตั้งเป็นนิคมสร้างตนเองลำน้ำน่าน ขึ้นที่ อำเภอท่าปลา จังหวัดอุตรดิตถ์ ซึ่งมีพื้นที่อยู่บริเวณท้ายของเขื่อนสิริกิติ์ ครอบคลุมพื้นที่ 53,500 ไร่ ซึ่งใช้น้ำจากอ่างเก็บน้ำและฝายขนาดเล็กและระบบท่อส่งน้ำจากเขื่อนสิริกิติ์ ที่ส่งน้ำมายังพื้นที่เป้าหมายได้เพียง 5-10% เนื่องจากระบบท่อส่งน้ำก่อสร้างมาแล้วมากกว่า 20 ปี จึงมีสภาพชำรุด ไม่สามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ทำให้เกิดปัญหาขาดแคลนน้ำอุปโภค-บริโภค และเกษตรกรรม รุนแรงในช่วงฤดูแล้ง
จากปัญหาดังกล่าว กรมชลประทาน จึงได้ดำเนินโครงการอ่างเก็บน้ำห้วยน้ำรีอันเนื่องมาจากพระราชดำริ(2554-2568) ซึ่งเป็นการแก้ไขปัญหาให้กับประชาชนในพื้นที่ ทั้งยังสร้างความมั่นคงทางด้านน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภคและการเกษตร ให้แก่พื้นที่ชลประทานฤดูฝน 53,500 ไร่ และฤดูแล้ง อีก 39,920 ไร่ ครอบคลุม พื้นที่ 9 ตำบล 60 หมู่บ้าน ในอำเภอท่าปลา และอำเภอเมือง จังหวัดอุตรดิตถ์ รวม 6,856 ครอบครัว มีประชากรได้รับประโยชน์กว่า 24,501 คน นอกจากนี้ ยังเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ปลาน้ำจืดให้ประชาชนได้บริโภคและมีรายได้เสริมจากการประมง ได้อีกด้วย