Spätestens alle 20 Jahre müssen Talsperren auch in Hessen einer vertieften Sicherheitsüberprüfung unterzogen werden.
Die erste vertiefte Sicherheitsüberprüfung der Kinzigtalsperre wurde nach der Inbetriebnahme 1982 im Jahr 2002 durchgeführt. Bei jeder vertieften Sicherheitsüberprüfung wird der Stausee entleert, um auch die unter Wasser befindlichen Anlagenteile begutachten und gegebenenfalls sanieren zu können.
Impressionen der vertieften Sicherheitsüberprüfung in 2002
Die nächste vertiefte Sicherheitsüberprüfung war für 2022 vorgesehen. Die vorbereitenden Arbeiten wurden im Frühjahr 2022 begonnen. Der Abstau des Sees veränderte das Landschaftsbild:
Damit alle Fische die „Urlaubsreise“ gut überstehen, wurde mit Unterstützung eines Fachbetriebes von der Ostsee und den Mitgliedern des Angelsportvereins Eisvogel Birstein über mehrere Tage das Abfischen durchgeführt. 
Ein Teil der Fische kam in die Teiche des Angelsportvereins. Der Rest wurde bei einem Fischereibetrieb untergebracht. Sobald der Stausee wieder dauerhaft mit Wasser gefüllt ist, kehren alle Fische in ihren angestammten Lebensraum zurück.
Die „Urlaubsreise“ der Fische stieß auch beim hr-Fernsehen auf großes Interesse.
Zur Rückhaltung von Sedimenten wurde an der alten Baubrücke aus der Entstehungszeit des Staudamms eine kleine Sperre errichtet.
Zum Staudamm hin wurde zur Trockenhaltung des Arbeitsbereiches ein Leitgerinne für die Kinzig hergestellt. So kann wahlweise der Bereich vor den Wehrfeldern oder dem Grundablass wasserfrei gehalten und die dort vorhandenen
Betonteile begutachtet und in Stand gesetzt werden.
Für die Betoninstandsetzung wurde im Stauraum ein Gerüst aufgebaut, denn für die vertiefte Sicherheitsüberprüfung 2022 war eine komplette Sanierung der Betonbauteile und die Erneuerung der Wehrklappen inklusive der gesamten Hydraulik vorgesehen.
Am 03.11.2022 besuchte Herr Staatssekretär Oliver Conz den Geschäftsführer des WVK und überbrachte für die Erneuerung der Wehrklappen einen Förderbescheid in Höhe von ca. 1,1 Mio. €.
Durch Lieferengpässe aufgrund der Pandemie sowie des Ukraine-Krieges und auch witterungsbedingte kleine Hochwasser verzögerten sich die Arbeiten. Daher mussten mit Beginn der Frostperiode 2022 die Bauarbeiten eingestellt und teilweise in das Jahr 2023 verschoben werden.
Der Hochwasserschutz durch die Kinzigtalsperre war und ist jederzeit, auch während der Baumaßnahmen, sichergestellt.
Als besondere Herausforderung stellte sich heraus, eine technische Möglichkeit zum Ausbau und Einbau der Anlagenteile und zur Abdichtung des Grundablasses mittels eines aus drei großen Stahlplatten bestehenden Notverschlusses zu finden. Unter anderem mussten auf den Wehrpfeilern Konsolen errichtet werden, damit sich auf diesen ein spezieller Kran 
zum Heben und Wiedereinbau von Rechen, Rechenreinigungsmaschine (RRM) und Notverschlussplatten abstützen konnte.
Auch die Stauhöhe des Sees wurde an die Baumaßnahmen angepasst. Im Sommer liegt der Wasserspiegel normalerweise bei 7,50 m. Für die Dauer der Baumaßnahmen wurde ein Wasserstand von max. 4,50 m angestrebt. Entgegen der vorherigen Sommer stellte sich dieser Sommer recht wetterunbeständig dar, sodass die Talsperre auch ihrer Hauptaufgabe dem Hochwasserschutz vermehrt nachkommen musste. Aufgrund der Baumaßnahmen war jedoch nur ein maximaler Einstau bis 8,30 m Höhe möglich. Der Durchfluss der Kinzig wurde mit großen Pumpen und einem Konstrukt aus Schläuchen sichergestellt.
