Le barrage est établi sur le Vieux Béjou, ancienne rivière serpentant depuis Damvix à travers les marais de La Ronde et Damvix (actuels canal de Virecourt et conche de la Baronnerie), et qui recevait la rivière du Mignon vers les Forges. Le tout a été canalisé à partir des années 1820-1830. Parmi les ouvrages réalisés sur le site de Bazoin, un premier barrage en bois et à aiguilles est établi à l'embouchure du Vieux Béjou sans doute vers 1840, mais dès 1859, il est question de le reconstruire. Le projet en est présenté le 16 mars par l'ingénieur ordinaire Houbeau. Les travaux se déroulent de janvier à juin 1861. Il sont réalisés par Jean-François Auger, entrepreneur. Peu auparavant, une passerelle a été construite juste en aval du barrage, en même temps que la passerelle sur la Vieille Sèvre. Les plans des deux ouvrages ont été présentés le 20 septembre 1855 par l'ingénieur en chef Joseph Maire.

Comme l'ensemble des ouvrages du site de Bazoin, le barrage du Vieux Béjou est reconstruit en novembre 1960 pour augmenter son débit. L'opération est menée par l'entreprise Truchetet et Tansini, de Paris. Enfin, le barrage est restauré en 2017-2018.