大坝监测工作始于20世纪60年代初期，监测人员埋设了2000多台内部观测仪器，设计布置了外部变形监测系统，积累了丰富的经验。多年来，共采集大坝、库区原始观测数据150多万组，整理完成了1960～1987年、1987～1997年观测资料编制工作，为大坝安全运用提供了可靠依据。遵循大约每10年进行一次监测资料整编的工作原则，汉江集团对1998～2007年的混凝土坝监测资料进行了整编，编入8万多个数据和图表。

监测技术在不断提升，监测设备也在不断更新。引张线自动化监测系统、DJ垂线自动监测系统、GPS、全站仪、电子水准仪等先进监测技术和仪器都运用进了大坝监测中。大坝安全监测工作取得较好的成绩，多项技术达到同行业领先水平，为工程安全加固和防汛提供了数据，为大坝二期工程加高设计提供了依据。1994年，《大坝安全监测系统分析》科研成果荣获湖北省科学技术进步一等奖。从2003年到加高工程建设末期，针对整个大坝加高监测设计不同阶段，汉江集团提供了大量的监测现状资料，结合现状提出了很多有益的建议并被设计单位采纳，对监测设计的合理性，科学性提供了有力的保障。

根据防汛调度需要，1975年，水库管理处（现水库调度中心）应运而生，开展气象预报、水情预报、水库调度、无线通讯、水质监测、水库地震监测等工作。1982年，丹管局引进意大利的雨量、水位自动测报系统，并于1983年与意大利合作建立了水库周区遥测系统，使周围9000平方公里的水雨情况即使在恶劣天气时也能迅速掌握。1984年，丹管局委托南京自动化研究所作了水情测报系统规划。1989年与中央气象台协作，研制了丹江口水库流域秋季降雨预报专家系统。1990年建成了水库调度历史数据库。1991年，历经10年的努力，完成了丹江口水利枢纽水库调度自动化系统，该系统大量采用遥感技术，提高了水情气象预报精度，使预报时间大大提前，为水库优化调度提供了前提。1994年，丹江口水库调度自动化系统获水利部科技进步奖二等奖，并向全国水利系统推广。

自1982年以来，水库管理人员在水雨情数据采集自动化、数据整理、洪水预报方案等方面积累了丰富的经验。近年来，汉江集团进一步完善丹江口水库调度自动化系统。2005年，汛期首次实行自动化报汛，提高了报汛质量，为全程洪水预报调度提供了及时准确的信息保证。2006年，全面实现流域内南阳地区和安康、黄龙滩水库等地水文信息的计算机网络传输，为枢纽调度乃至长江防汛调度提供更可靠及时的依据。

伴随着2005年大坝加高工程的全面开工，汉江集团积极调整水库调度方式以配合项目建设。在来水正常年份，为了配合坝体裂缝检查及处理工作对水位的要求，采取适度多发或均衡发电的运行方式削落库水位。2014年，为实现南水北调中线工程汛后通水的目标，面对水库年初水位较低，年内来水偏少的实际情况，水库在实时调度时严格控制发电流量，尽量抬高水库水位，特别是9月，在连续发生两场洪水的情况下，依然做出牺牲，控制发电下泄，为通水预留充足水量。

在防洪方面，按下游河道通过洪峰流量10000立方米每秒，河滩地淹没一半的洪水统计，1968—2000年12月大于洪峰流量10000立方米每秒的洪水有72次，其中有19次全部拦蓄，60次削峰率在50%以上，其余均有不同程度的削减。而1983年10月出现34300立方米每秒的最大洪峰流量，相当于43年一遇的秋季洪水，确保了汉水550Km干堤、124万多平方公顷农田及1280万人口的安全。根据丹江口水利枢纽管理局水库调度部门提供的分析总结报告显示，丹江口水利枢纽在2010年7月大洪水中，不仅成功实现了汉江与长江干流的错峰，还避免了汉江中下游分蓄洪工程的运用，发挥了巨大的防洪作用，防洪效益达37亿元（2000水平年）。 在发电方面，自1968年10月第一台机组投入运行后，截至2000年12月，累计发电量1098亿千瓦时，平均为华中电网调容量达384MW，其中1996年11月达673.1MW，为改善电力系统供电质量发挥了重要作用。丹江口水力发电厂提供的统计数据显示：截至2012年12月31日8时，丹江口水电厂2012年完成发电量42.79亿千瓦时，为汉江集团公司企业效益的提高和地方经济建设发展做出了积极的贡献。

水库在初期工程建设时已考虑到后期大坝加高的要求，其中河床混凝土坝高程100米以下已按正常蓄水位170米方案进行建设，为大坝加高创造了有利条件。丹江口大坝加高工程是在丹江口水利枢纽初期工程的基础上进行培厚、加高和改造。丹江口大坝加高工程于2005年1月5日开始进行前期准备工作，9月26日举行了大坝加高工程开工仪式。2013年8月29日加高工程顺利通过蓄水验收。大坝加高工程主要包括：混凝土坝培厚加高；左岸土石坝培厚加高及延长；新建右岸土石坝及位于陶岔附近的董营副坝；改扩建升船机；金结及机电设备更新改造等。大坝加高工程完建后，坝顶高程由162米加高至176.6米，最大坝高117米,坝顶长由2494米加长到3442米，升船机规模由150吨级增加到300吨级，装机规模仍为6×150MW不变。正常蓄水位由157米抬高至170米，相应库容由174.5亿立方米增加至290.5亿立方米,总库容339亿立方米，枢纽的功能转变为以防洪、供水、发电、航运为主。通过优化调度，可使汉江中下游的防洪能力由二十年一遇提高到近百年一遇，满足近期向北方调水95亿立方米的要求。

一期工程年均可向河南、河北、天津、北京等四省市调水95亿立方米，将有效缓解中国北方水资源严重短缺局面。2014年12月12日下午14时32分，南水北调中线工程正式通水。选择14时32分开，寓意着南水北调中线工程总干渠长度1432公里。

多年平均可向华北调水145亿立方米以上。

二期工程已近接近尾声，大致于2013年8月份实行蓄水并进行后续的调整工作，为南水北调工程顺利送水做准备。

丹江口水库初期规模(正常蓄水位157米)共淹没农田28667公顷，有效迁移人口38.2万人(不包括工程开工初期的有效移民3万人)，绝大部分为农民。这些移民从1958年至1975年历时17年，先后分6批进行搬迁安置。约40%的人口外移，约60%就近安置在水库周围，移民已经稳定下来。

2008年11月25日，丹江口库区移民试点工作动员大会在武汉召开，标志着南水北调中线水源地丹江口库区移民试点工作全面启动。在试点工作基础上，南水北调丹江口库区33万移民的搬迁安置工作计划到2013年底完成。

坝址河谷宽500～600米，河床中部和左部有一条深槽。河床覆盖层一般厚度2～5米，最大厚度22米(深槽处)。坝址出露的地层主要为元古界片岩(左岸)和岩浆岩(河床和右岸)。断裂构造极为发育，较大断裂带多与坝轴线斜交，工程地质条件复杂。各类完整新鲜的变质岩浆岩平均极限湿抗压强度为87～148MPa，弹性模量72400～74300MPa。地震烈度6度，大坝按8度地震设防。坝址控制流域面积95217平方公里，多年平均径流量378亿立方米，多年平均流量1200立方米/秒。按千年一遇设计，万年一遇校核。设计洪水流量64900立方米/秒，初期规模时相应的库水位159.8米；校核洪水流量82300立方米/秒，相应库水位，161.4米，相应总库容209.7亿立方米。1978年改为按万年一遇洪水加20%洪量作为保坝标准，相应库水位164米，因此已将两岸土石坝顶加高至165.2米，两岸混凝土坝有19个坝段需结合后期加高要求进行加固。