20世纪50年代，我国水利部门开始对从长江上游、中游、下游引水北调进行专门研究。经过几十年研究和论证，确定了南水北调的总体方案：分别从长江上游、中游、下游调水，以适应西北、华北各地的发展需要，即南水北调西线工程、中线工程和东线工程。
东线工程2002年12月动工，从江苏扬州江都水利枢纽引水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送，向黄淮海平原东部地区、胶东地区和京津冀地区供水。2013年11月，东线一期工程正式通水运行。中线工程2003年12月动工，由长江中游丹江口水库和三峡库区引水，自流供水至华北平原大部分地区。2014年12月正式通水，每年可输送95亿立方米的水量，缓解了北方严重缺水的局面。
西线工程尚未开工建设，规划在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，引水入黄河上游，供水给西北地区和华北部分地区。