東線工程：利用江蘇省已有的江水北調工程，逐步擴大調水規模并延長輸水線路。東線工程從長江下游揚州抽引長江水，利用京杭大運河及與其平行的河道逐級提水北送，并連接起調蓄作用的洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北，在位山附近經隧洞穿過黃河；另一路向東，通過膠東地區輸水干線經濟南輸水到煙臺、威海。東線工程開工最早，并且有現成輸水道。

中線工程：從丹江口大壩加高后擴容的漢江丹江口水庫調水，經陶岔渠首閘(河南淅川縣)，沿豫西南唐白 河流域西側過長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口后，經黃淮海平原西部邊緣，在鄭州以西孤柏嘴處穿過黃河，繼續沿京廣鐵路西側北上，可基本自流到終點北京。中線工程主要向河南、河北、天津、北京4省市沿線的20余座城市供水。2014年汛期后全線通水。

西線工程：在長江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫，開鑿穿過長江與黃河的分水嶺巴顏喀拉山的輸水隧洞，調長江水入黃河上游。截至目前，還沒有開工建設。