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。東線工程從長江下遊揚州江都抽引長江水，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。出東平湖後分兩路輸水：一路向北，在位山附近經隧洞穿過黃河；另一路向東，通過膠東地區輸水幹線經濟南輸水到煙台、威海。規劃分三期實施。

中線工程：從加壩擴容後的丹江口水庫陶岔渠首閘引水，沿規劃線路開挖渠道輸水，沿唐白河流域西側過長江流域與淮河流域的分水嶺方城垭口後，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，可基本自流到北京、天津。規劃分兩期實施。

西線工程：在長江上遊通天河、支流雅砻江和大渡河上遊築壩建庫，開鑿穿過長江與黃河的分水嶺巴顔喀拉山的輸水隧洞，調長江水入黃河上遊。西線工程的供水目标主要是解決涉及青、甘、甯、内蒙古、陝、晉等６省（自治區）黃河上中遊地區和渭河關中平原的缺水問題。結合興建黃河幹流上的骨幹水利樞紐工程，還可以向鄰近黃河流域的甘肅河西走廊地區供水，必要時也可向黃河下遊補水。