尾瀬原ダム計画
只見川が尾瀬ヶ原より流出する地点に、堤高 85.0 m のロックフィルダムとして計画されていた。仮に完成すれば奥只見ダム・田子倉ダムに次いで只見川では第3番目の規模となるが、完成すれば尾瀬は完全に水没していた。このため自然保護の観点、及び流域都県の水利権についての利害対立により反対意見が噴出し、1966年以降計画は凍結された。事業主体の東京電力も最終的にダム計画を完全に断念し、1996年には尾瀬沼の水利権のうち尾瀬原ダムに関連する部分を放棄している。
喜撰山ダム
なお、天ヶ瀬ダム建設以前には志津川ダム（別名：大峰ダム、堤高35.0m）が設置されていた。これは1924年（大正13年）、宇治川電気（関電の前身のひとつ）が建設したダムで、日本における重力式コンクリートダムの草分けであったが、志津川発電所と共に水没してしまった。なお、関電と建設省の間で行われた交渉の結果、代替施設として天ヶ瀬ダムを発電を含む多目的用途としたうえ、直下流に認可出力9万2,000キロワットの天ヶ瀬発電所（1964年（昭和39年）稼働開始）を建設することで合意した。