南水北调工程是世界规模最大的调水工程之一，横穿长江、淮河、黄河、海河四大流域，涉及十余个省区市，输水线路长、穿越河流多、工程涉及面广、效益巨大，包含水库、湖泊、运河、河道、大坝、泵站、隧洞、渡槽、暗涵、倒虹吸、PCCP管道、渠道等水利工程项目，是一个十分复杂的巨型水利工程，其规模及难度国内外均无先例。
世界供水规模最大的调水工程之一——南水北调工程规划最终年调水规模为年调水量448亿立方米。其中，东线148亿立方米，中线130亿立方米，西线170亿立方米。当前实施的东、中线一期工程，建成后的年调水量达182.7亿立方米。
东线一期工程全线设立13个梯级泵站，具有规模大、泵型多、扬程低、流量大、年利用小时数高等特点，是亚洲乃至世界大型泵站数量最集中的现代化泵站群；中线穿黄工程将长江水从黄河南岸输送到北岸，工程设计了具有内、外两层衬砌的两条长4250米隧洞，内径7米，两层衬砌之间采用透水垫层隔开，该结构形式在国内外均属先例，也是国内首例用盾构方式穿越黄河的工程；湍河和沙河渡槽均为三向预应力U型渡槽，渡槽内径9米，单跨跨度40米，最大流量每秒420立方米，3项指标均属世界首例。