岩尾内ダム
天塩川は標高1,558メートルの天塩岳を水源とし士別市までは概ね西に流れ、剣淵川を合流した辺りで流路を北へ変える。その後名寄市で水系最大の支流である名寄川を合わせ、中川郡美深町・音威子府村を流れる。音威子府村と中川町間では峡谷を形成するが、天塩郡幌延町で再度平野を流れる。下流部では留萌振興局と宗谷総合振興局の境界をなしながら西に流路を変え、利尻礼文サロベツ国立公園に指定されているサロベツ原野を流域に持つサロベツ川を河口付近で合流させたあと、海と並行する形で南に流路を変え天塩郡天塩町で日本海に注ぐ。流路延長は256.2キロメートルで信濃川、利根川、石狩川に次いで日本第4位の長さを有し、流域面積は上川・留萌・宗谷の三振興局管内に跨り、5,588平方キロメートルを擁する大河である。ダムは天塩川の上流部に建設された。
塩沢トンネル
当初の実施計画では、この区間のトンネルは塩沢トンネルと六日町トンネルの2本に分かれていた。塩沢トンネルは全長5,720メートルで、入口から1,220メートルが下り列車に対して3パーミルの上り勾配、残り4,500メートルが12パーミルの下り勾配とされ、六日町トンネルは全長5,000メートルで下り列車に対して12パーミルの下り片勾配と計画された。しかし大宮起点165 km 800 m付近にある鎌倉沢について地質を精査した結果、地表付近の風化地層を避けるために施工基面を24メートル下げることになった。この結果2本のトンネルの間で地上に出ることがなくなり、1本の塩沢トンネルになった。しかし工事中は便宜上2本のトンネルのままとして扱われ、六日町トンネルの名称も引き続き用いられた。六日町トンネルは大宮起点171 km 209 m付近で、当時日本鉄道建設公団東京支社が建設中であった北越北線（開業後の北越急行ほくほく線）赤倉トンネルと立体交差することになっており、当初計画では29.0メートルの高低差を持つことになっていた。しかし前述の施工基面低下に加えトンネル前後での国道や河川などとの交差の制約もあり、交差部が非常に近接することになった。
上越新幹線はそれまでの新幹線と異なり、初めて日本鉄道建設公団（以下、公団と略す）が担当することとされた。このため塩沢トンネルも公団が担当して建設することになった。公団ではこの上越新幹線の工事にあたり、大宮起点126 km330 m地点（月夜野トンネル出口付近）より北側を担当するために新潟新幹線建設局を設置した。