โครงการชลประทานเจ้าพระยาใหญ่ เป็นโครงการพัฒนาลุ่มน้ำเจ้าพระยาเพื่อการเพาะปลูกสำหรับพื้นที่ราบภาคกลางสองฝั่งแม่น้ำเจ้าพระยา เรื่อยลงมาตั้งแต่ชัยนาทถึงอ่าวไทย เดิมการเพาะปลูกในเขตพื้นที่ต้องอาศัยน้ำฝนเป็นหลัก ปีที่ฝนแล้งเกษตรกรในอดีตจึงได้รับความเดือดร้อนอยู่เสมอ

พ.ศ. 2445 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว นายเย โฮมัน วันเดอร์ไฮเด ผู้เชี่ยวชาญการชลประทานชาวฮอลันดาเสนอให้สร้างโครงการเจ้าพระยาใหญ่ ที่อำเภอสรรพยา จังหวัดชัยนาท แต่ประเทศไทยต้องใช้งบประมาณบำรุงประเทศในทางอื่นก่อน แผนการก่อสร้างโครงการเจ้าพระยาใหญ่จึงต้องระงับไว้ก่อน ต่อมาในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้เกิดภาวะฝนแล้ง 2-3 ปีติดต่อกัน ครั้นถึงปี พ.ศ. 2456 เซอร์ ทอมมัส เวอร์ด ผู้เชี่ยวชาญชาวอังกฤษ ได้เสนอให้ก่อสร้างโครงการเจ้าพระยาใหญ่ขึ้น แต่เวลานั้นอยู่ระหว่างสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง การก่อสร้างโครงการเจ้าพระยาใหญ่จึงต้องระงับอีกเป็นครั้งที่สอง

ต่อมาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช ปี พ.ศ. 2491 ขณะที่หลายประเทศประสบภาวะขาดแคลนอาหาร องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) จึงได้พิจารณาถึงความจำเป็นของโครงการเจ้าพระยาใหญ่อีกครั้งหนึ่ง เดือนตุลาคมปีนั้นกรมชลประทานจึงได้เสนอโครงการต่อกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ รัฐบาลพิจารณาเห็นชอบตามที่เสนอ ประกอบกับในปี พ.ศ. 2492 รัฐบาลได้เข้าเป็นสมาชิกธนาคารโลก จึงขอกู้เงินเพื่อสร้างโครงการเจ้าพระยาใหญ่ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2493 เป็นเงินจำนวน 18 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

กรมชลประทานได้เริ่มเตรียมงานเบื้องต้นเมื่อปี พ.ศ. 2494 และเริ่มงานก่อสร้างเขื่อนเจ้าพระยา พร้อมกับระบบส่งน้ำในปี พ.ศ. 2495 จนแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2500 ช่วงระหว่างการก่อสร้าง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ ได้เสด็จพระราชดำเนินทรงเยี่ยมเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2498 และพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชได้เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดเขื่อนเจ้าพระยา เมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2500 โดยมีพระราชดำรัสว่า

"ข้าพเจ้ามีความยินดีที่ได้มีโอกาสมาร่วมในพิธีเปิดเขื่อนเจ้าพระยาในวันนี้ ประเทศของเราเป็นประเทศกสิกรรม ทั้งข้าวก็เป็นอาหารหลักของประชาชนพลเมือง การอยู่ดีกินดีของอาณาประชาราษฎร์และความสมบูรณ์มั่งคั่งของประเทศยังต้อง อาศัยอยู่กับการเพาะปลูกเป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การปลูกข้าวในภาคกลางนี้ รัฐบาลของเราทุกยุคทุกสมัย ดังที่นายกรัฐมนตรีแถลงมา ได้เล็งเห็นความสำคัญและสนใจในการทำนุบำรุงประเทศโดยการที่จะสร้างโครงการชลประทานเพื่อส่งเสริมช่วยการเพาะปลูกและการทำนาให้ได้ผลดียิ่งขึ้น จึงเป็นที่น่ายินดียิ่งนักที่เขื่อนเจ้าพระยา อันเป็นส่วนหนึ่งของโครงการชลประทานที่ได้ดำริกันมาตั้งแต่รัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้เป็นอันก่อสร้างสำเร็จลงได้ในปัจจุบัน"

"ทั้งนี้เป็นหลักพยานอันหนึ่งถึงความเพียรพยายามที่จะดำเนินการอันจะก่อประโยชน์แก่ประเทศชาติโดยไม่ย่อท้อต่ออุปสรรค ซึ่งนับว่าเป็นคุณสมบัติอันดีของคนไทย ตามคำชี้แจงของนายกรัฐมนตรีนั้น ก็เห็นได้แล้วว่า ความสำเร็จของเขื่อนเจ้าพระยาได้ส่งผลให้แก่พื้นที่นาทั้งสองฝั่งในระยะ เริ่มแรกแล้วเพียงไร ข้าพเจ้าขออนุโมทนาด้วย และขอบรรดาท่านผู้มีส่วนเกี่ยวข้องในการนี้จงได้รับคำชมเชยทั่วกัน"

"ได้เวลาแล้วข้าพเจ้าจะได้กระทำพิธีเปิดเขื่อนเจ้าพระยา ขอให้เขื่อนเจ้าพระยานี้จงสถิตอยู่ด้วยความมั่นคงถาวร ได้อำนวยบริการแก่ประเทศชาติและเพิ่มพูนประโยชน์แก่กสิกรต่อไปอย่างไพศาล สมตามปณิธานที่ได้ก่อสร้างขึ้นนั้นทุกประการ ขอความสุขสวัสดีจงมีแก่ทุก ๆ คนทั่วกัน"

พ.ศ. 2550 ซึ่งเป็นปีที่เขื่อนเจ้าพระยาได้ก่อสร้างและทำหน้าที่ในการบริหารจัดการลุ่มน้ำเจ้าพระยามาครบ 50 ปี ทางกรมชลประทานจึงได้จัดงานขึ้นบริเวณเขื่อนเจ้าพระยาระหว่างวันที่ 5-9 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2550 โดยใช้ชื่องานว่า "80 พรรษามหาราช ตามรอยพระบาทยาตรา เขื่อนเจ้าพระยา 50 ปี" เนื่องจากเป็นปีที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวมีพระชนมายุ 80 พรรษา โดยมีนายสวัสดิ์ วัฒนายากร องคมนตรี เป็นประธานเปิดงาน