东深供水工程的取水水源是珠江流域的东江。工程建设初期至三期扩建（20世纪90年代初）完成前，利用东江的一级支流石马河为主要输水渠道，在石马河上建造旗岭、马滩、塘厦、竹塘、沙岭、上埔等六座拦河闸坝，经8级抽水，使东江水沿石马河逆流而上注入雁田水库，然后通过3千米的人工渠道放水入深圳水库，最后从深圳水库坝下涵管分水至香港和深圳市。工程全长83km，东江水晶九级提水后，水位抬高46米。东深供水工程在进行第三期工程扩建时，为了减少抽水能源消耗，决定在第六级沙岭抽水站提水后，利用新建的雁田隧洞把水直接送入深圳水库。所以，三期扩建后大部分水量只需要6级提水即可到达深圳。

解决了用水之忧的东方之珠香港，很快发展起来。1978年11月、1987年8月、1994年3月，东深供水一期、二期、三期扩建工程分别完成，年供水量增加到17.43亿立方米，这为香港、深圳以及周边地区的经济腾飞打下了坚实的基础。当人们沉浸在经济发展一日千里的喜悦中时，东江却悄然面临着危机：工程大量利用自然河道，建立一条清污分流的专用输水系统已是当务之急。2000年8月28日，东深供水改造工程鸣炮开战。时任东深供水改造工程副总指挥、现任粤港供水和粤海水务公司董事长徐叶琴向记者描述当年的情景：改造工程施工难度大，毫无同类经验可循，采用世界上最大现浇预应力混凝土U形薄壳渡槽，采用世界最大直径现浇无粘结预应力混凝土地下埋管，装配同类型世界最大的液压式全调节立轴抽芯式斜流泵，使用工程全线自动化监控系统等先进技术……7000多名建设者的辛勤汗水，800多个餐风宿露的日日夜夜，终于在2003年8月，换回了东深供水改造工程的如期完工。至此，先后经历4次扩建改造的东深供水工程，年供水能力由初期的0.68亿立方米提升为24.23亿立方米，输水系统由天然河道升级为全封闭的专用管道，实现输水系统与天然河道的彻底分离。