三峡工程主要有三大效益，即防洪、发电和航运，其中防洪被认为是三峡工程最核心的效益。

历史上，长江上游河段及其多条支流频繁发生洪水，每次特大洪水时，宜昌以下的长江荆州河段（荆江）都要采取分洪措施，淹没乡村和农田，以保障武汉的安全。在三峡工程建成后，其巨大库容所提供的调蓄能力将能使下游荆江地区抵御百年一遇的特大洪水，也有助于洞庭湖的治理和荆江堤防的全面修补。

三峡工程的经济效益主要体现在发电。它是中国西电东送工程中线的巨型电源点，非常靠近华东、华南等电力负荷中心，所发的电力将主要售予华中电网的湖北省、河南省、湖南省、江西省、重庆市，华东电网的上海市、江苏省、浙江省、安徽省，以及广东省的南方电网。三峡的上网电价按照各受电省份的电厂平均上网电价确定，在扣除相应的电网输电费用后，约为0.25元。由于三峡电站是水电机组，它的成本主要是折旧和贷款的财务费用，因此利润非常高。由于长江属于季节性变化较大的河流，尽管三峡电站的装机容量大于伊泰普水电站，但其发电量却少于后者。

在三峡建设的早期，曾经有人认为三峡建成后，其强大的发电能力将会造成电力供大于求。但现在看来，即使三峡水电站全部建成，其装机容量也仅及到那时中国总装机容量的3%，并不会对整个国家的电力供需形势产生多大影响。而且自2003年起，中国出现了严重的电力供应紧张局面，煤炭价格飙升，三峡机组适逢其时开始发电，在它运行的头两年里，发电量均超过了预定计划，供不应求。

自古以来，长江三峡段下行湍急，唐代诗人李白曾有“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还，两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”（《早发白帝城》）的千古名句。但同时，船只向上游航行的难度也非常大，并且宜昌至重庆之间仅可通行三千吨级的船舶，所以三峡的水运一直以单向为主。到三峡工程建成后，该段长江将成为湖泊，水势平缓，万吨轮可从上海通达重庆。而且通过水库的放水，还可改善长江中下游地区在枯水季节的航运条件。不过由于永久船闸分为五级，因此通行速度较为缓慢，理论上过闸要2小时40分钟，在目前实际运行中，往往需要4个小时以上才能通过。