南水北调中线工程从汉江丹江口水库陶岔渠首闸引水，经长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿唐白河流域和黄淮海平原西部边缘开挖渠道，在郑州以西孤柏咀处通过隧洞或渡槽穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，可基本自流到北京、天津，大部分地段为明渠输水，受水区范围15万km2。输水总干渠从陶岔渠首闸至北京团城湖全长1,267km，其中黄河以南477km，穿黄工程段10km，黄河以北780km。天津干渠从河北省徐水县分水，全长154km。黄河与中线工程连接渠段，从黄河西霞院水库至中线北平皋，全长约40km,可在汉江和海河平原同时发生特殊枯水年时用黄河水接济中线水源不足，提高向北京以及黄河以北受水区城市供水的保证程度。

　　南水北调中线工程从汉江的丹江口水库调水，近期按正常蓄水位170m加高丹江口水库大坝，增加调节库容116亿m3。陶岔渠首引水规模为500～630m3/s，多年平均年调水量120亿～130亿m3。总干渠分期建设，输水方式为以明渠为主、部分管涵。汉江中下游兴建引江济汉、兴隆水利枢纽、部分闸站改建和局部航道整治4项治理工程。

　　中线工程的主要工程地质问题包括：高地震烈度区的砂土液化问题、膨胀土和湿陷性黄土状土的渠坡及建筑物地基稳定问题、通过煤矿区的压煤问题和采空区的渠道稳定问题、渠道渗漏及其引起的浸没和盐碱化问题、穿黄工程隧洞方案的围岩稳定问题等。