زمين شناسي سد ستارخان بر روي مجموعه أي از لايه هاي متنوع آذرين و آذرآواري قرار دارد. اين لايه ها شامل آندژيت، آگلومرا، توف آندزيت، توف لاپيلي ، توف هاي ماسه اي، ماسه سنگ و لاي سنگ مي باشند. كه متناوب روي يكديگر قرار گرفته اند. اين لايه ها با مجموعه أي از گسله ها بريده شده اند كه راستاي كلي شمال – جنوب و شمال غرب – جنوب شرق دارند. عمليات گسترده أي از تزريق تحكيمي و آب بندي جهت آماده سازي پي و آب بندي آن صورت گرفته است و يك گالري تزريق در زير هسته رسي و در سنگ كف با قابليت عبور تجهيزات لازم براي انجام عمليات پيش بيني شده است.
مشخصات سد سد ستارخان از نوع خاكي با هسته ناتراواي رسي، به ارتفاع 75 متر از روي سنگ بستر مي باشد. طول تاج 350 متر و عرض تاج و خاكريزي در كف به ترتيب 11 متر و 480 متر مي باشد. حجم كل بدنه سد 6/2 ميليون متر مكعب و حجم كل خاكبرداري ها و سنگ برداري ها 3/1 ميليون متر مكعب است. هسته رسي پس از برداشت آبرفت به عمق حدود 17 متر بر روي سنگ بستر مناسب قرار گرفته است. پرده تزريق آب بند در پي و جناحين سد حدود 32000 متر مربع گستردگي دارد كه از طريق 15000 متر حفاري گمانههاي به عمق تا 85 متر، صورت مي گيرد. رقوم بستر رودخانه 1400 متر، تراز سرريز 1451متر و تراز تاج سد 1459 متر از سطح دريا قرار دارد. حجم مخزن در تراز نرمال 135 ميليون متر مكعب، حجم مفيد آن 120 ميليون متر مكعب و حجم آب تنظيم شده در حدود 90ميليون متر مكعب مي باشد.
مشخصات سازه هاي جنبي سد ستارخان داراي سازه هاي جنبي با مشخصات زير مي باشد: سرريز : سرريز سد از نوع جانبي با آستانه بتني اوجي شكل و طول آستانه 50 متر طراحي شده است. سيستم استهلاك انرژي، باكت پرتابي با ظرفيت تخليه 1275 متر مكعب بر ثانيه، سيل طراحي را عبور مي دهد. سيستم انحراف آب براي انحراف آب با ظرفيت 183 متر مكعب بر ثانيه در دوران ساختمان، سيستمي متشكل از يك رشته تونل دايره أي به قطر 5/5 متر و طول 430 متردر جناح راست، فرازبندي به ارتفاع 15 متر و نسيب بند به ارتفاع 3 متر (هر دو به عنوان جزئي از بدنه سد)، . ديواره آب بند از جنس بتن پلاستيك در زير فرازبند و نشيب بند، طراحي شده است. سيستم آبگيري و تخليه تحتاني دريچه هاي مجراي تخليه كننده تحتاني، سيستم آبياري و ساير تجهيزات هيدرومكانيكال مربوطه، در داخل برج آبگيري به قطر خارجي 7/14 متر و ارتفاع ظاهري 36 متر متمركز شده است. مجراي تخليه كننده تحتاني، جريان را از طريق لوله أي كه در داخل شفت قائم نصب شده است به تونل انحراف هدايت مي نمايد. ظرفيت تخليه كننده تحتاني 78 متر مكعب بر ثانيه مي باشد.
برج آبگير : آبگيري، سيستم آبياري از دو ارتفاع مختلف مخزن امكان پذير مي باشد و جريان از طريق لوله أي به قطر 1400 ميليمتر كه در كف تونل انحراف دفن گرديده است به خارج از تونل هدايت مي شود. ظرفيت حداكثر سيستم آبياري حدود 8/7 متر مكعب بر ثانيه مي باشد.