Acquis en 1892 par la Ville de Cholet, afin de pourvoir aux besoins en eau industrielle de la ville, l'étang fera l'objet de travaux de rehaussement de la digue en 1895 pour augmenter le volume d'eau stockée. Le plan d'eau passe alors de 7 ha à 37 ha.
En 1958, la mise en eau du barrage de Ribou entraîne l'abandon de l'utilisation de l'eau de Péronne à des fins industrielles.
Depuis janvier 2003, Cholet Agglomération est gestionnaire du site, et assure ainsi la préservation du patrimoine naturel et de la biodiversité (inventaires faune/flore, études diagnostics, suivi qualité de l’eau, comptages ornithologiques…), la gestion hydraulique (niveau d'eau, vidange, soutien d'étiage), l'entretien et les travaux de réhabilitation, et le suivi réglementaire.

L'étang de Péronne, d'un volume d'eau de 710 000 m3, est alimenté par  le ruisseau du Trézon et par les eaux de ruissellement. Son bassin versant d’une superficie de 675 ha, est composé pour plus de la moitié de forêts et pour le reste de parcelles à vocation agricole.

Ambiance paysagère

L'étang de Péronne, situé au sein de la forêt de Nuaillé - Chanteloup le plus grand massif forestier des Mauges (2500ha), apparaît comme un espace de respiration au cœur d'un milieu très fermé. Quelques éléments rectilignes, digue, voie forestière au nord, viennent s'opposer aux lignes courbes des rives et formes changeantes des différentes composantes végétales. Une harmonie certaine se dégage de l'ensemble.

Richesse écologique

Cet étang offre une remarquable diversité de milieux naturels : eaux dormantes, mares, bois marécageux, roselières, landes humides, chênaies, prairies et plantations de conifères, propices au développement de la faune et de la flore. De nombreuses espèces faunistiques et floristiques inventoriées sont protégées ou menacées aux niveaux départemental, régional, national et européen, comme la Grande Douve, la Pilulaire à globules (espèces floristiques), ou le Grand Capricorne ou le Vespertillon de Daubenton  (espèces faunistiques).

Usages

L'étang est un lieu de promenade, de pêche et d'observation de la faune et de la flore. La chasse y est interdite (réserve faune sauvage).
Plusieurs itinéraires de randonnée pédestre permettent de découvrir le plan d'eau et ses alentours : liaison étang de Péronne – Chanteloup-les-Bois, liaison avec l'étang des Noues.