南水北调中线工程充分利用自然地理条件，从加高大坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水入渠道，经长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿黄淮海平原西部边缘，在郑州以西穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，可基本自流到北京、天津。中线工程调水规模130亿立方米，规划分两期建设。

中线一期工程总干渠（至北京）长1276.4千米，天津干渠155.5千米。工程任务是向北京、天津等20个大中城市及100多个县（县级市）提供生活、工业用水，兼顾生态和农业用水。多年平均年调水量为95亿立方米。各省市分配水量为：河南省37.7亿立方米（含刁河灌区现状用水量6亿立方米），河北省34.7亿立方米，北京市12.4亿立方米，天津市10.2亿立方米。

中线一期工程由水源工程、陶岔渠首工程、输水干线工程、汉江中下游治理工程、丹江口库区及上游水污染防治和水土保持等部分组成。水源、陶岔渠首及输水干线工程，包括丹江口水库大坝加高及库区移民安置、陶岔渠首枢纽重建、输水总干渠等。其中，丹江口大坝加高工程完成后，任务由防洪、发电、灌溉、航运调整为防洪、供水为主，结合发电、航运等。汉江中下游治理工程包括建设引江济汉、兴隆水利枢纽、部分闸站改造、局部航道整治4项工程。