确保黄河下游的防洪安全是三门峡水利枢纽的首要任务。黄河自古以来水害频繁，历史上下游经常决口改道泛滥成灾。三门峡水利枢纽投入防洪运用后，标志着黄河下游的防洪已提高到一个新的历史阶段，发展为不仅依靠堤防，还依靠水库、河道和分滞洪措施等的防洪工程体系，60年代虽然未发生特大洪水，但水库“滞洪排沙”运用的削减洪峰作用，对减少下游滩区损失收到了良好的实效。枢纽经两次改建后，水库按“蓄清排浑”运用后，库区335米高程以下稳定保持约60亿立方米的有效库容，用于防御特大洪水。当预报黄河下游的花园口将出现以三门峡上游为主要来源的大洪水时，通过三门峡水库的控制运用，可将百年一遇的洪水削减到花园口的安全泄量即22000立方米每秒。当出现以三门峡至花园口区间的来水为主要组成的大洪水时，三门峡水库可相应进行控制，关闭部分或全部闸门，削减洪峰流量，并与故县、陆浑等水库联合运用，可使黄河下游设防标准由30年一遇，提高到础年、70年一遇，减轻或消除下游的洪水威胁。
1982年7月底，三门峡至花园口区间的干支流40000平方千米的流域面积，普降了暴雨和大暴雨，花园口洪峰流量15300立方米每秒，7天洪水量为50亿立方米。面对这场洪水，由于三门峡水利枢纽和其他滞洪工程同时发挥作用，使这次大洪水安全入海。自1964年以来，三门峡以上地区曾出现6次流量大于10000立方米每秒的洪水，由于三门峡水利枢纽的控制运用，削减了洪峰流量，减轻了下游堤防负担和漫滩淹没损失。自从三门峡水利枢纽建成运用30年来，黄河下游岁岁安澜，千里大堤安然无恙。
防洪经济效益，据黄委会的统计资料：“按静态计算，黄河下游防洪效益。从1951年至1990年为561．3亿元；按投资分摊法计算，三门峡水利枢纽总投资9．4亿元，占同期治黄投资50亿元的20%，故防洪效益为100亿元；按三个洪水来源区三门峡水利枢纽控制了两个计算，或按上拦下排，两岸分滞措施中主要上拦措施计算，三门峡水利枢纽的防洪效益均应为200多亿元。”
黄河下游河道在河南省兰考县折向东北，沿程纬度逐渐增高，使气温上高下低，形成冬季冰冻封河是自下而上，而化冻开河时的顺序又是自上而下的现象。在封河及开河期间内流冰常常堵塞局部河段形成冰塞或冰坝，从而抬高水位淹没广大滩区和造成堤防决口，危及下游两岸广大地区的人民生命财产安全。据历史资料不完全的统计，自1883～1936年的54年中，黄河下游山东境内就有21年发生凌汛决口，口门多达40多处，平均5年就有两次凌汛决口，以危害很大难以防治而闻名，历史上素有“凌汛决口，河官无罪”之说。解放后，在三门峡水利枢纽兴建之前，黄河下游的防凌措施主要靠人工破冰，但不能完全避免凌汛决口，1951年与1955年两次在河口地区的王庄和五庄决口成灾，致使130万亩土地和482个自然村受淹，1．4万间房屋倒塌，受灾人口26万余众。三门峡水库建成运用以来，黄河下游的防凌措施发展到利用三门峡水库进行凌前和凌期蓄水，控制下泄流量和河道水量，以减轻和消除下游的凌汛威胁。自三门峡水库运用30年来，黄河下游均未发生过凌汛决口。1966～1967年，下游封河最上端达到河南荣阳弧柏咀，封冻总长616千米，是新中国成立以来冰量最多的年份。由于三门峡水库适时运用，在封冻上段开河时起，关闸蓄水33天，拦蓄水量11．4亿立方米，大大削减了河槽水量和开河凌峰，达到平稳开河，发挥了水库的防凌作用。1967～1983年的17年间，黄河下游出现严重凌情有6年，如1968～1969年，河道冰量达1．033亿立方米，封冻长度703千米，但由于三门峡水利枢纽控制泄量，均安渡无虞。1970年初春，济南市老徐庄河段，冰凌结成数千米长的冰坝，拦水超过了历史最高水位，倘若漫过堤顶，泉城将成一片汪洋，在这严重时刻，三门峡水利枢纽及时关闸控制泄量，为济南市解除了险情。
三门峡水库的最高防凌水位1968年2月29日达327．91米高程，相应的蓄水量为18．1亿立方米。1977年3月2日防凌蓄水位为325．99米高程，最多的防凌蓄水量为19．5亿立方米。三门峡水库投入防凌运用后，不仅战胜了比1951年更为严重的1967年、1969年和1970年的凌汛，还使其他凌情较重的年份河道的开冻由“武开河”变为“文开河”。利用三门峡水库调节黄河下游流量，对保证下游凌汛安全，起到了关键作用。
防凌经济效益，1960年9月，三门峡水库投入运用。1973年以前基本上是在预报下游行将开河时，控制下泄量，以减少河槽蓄水量，到开河前夕，进一步减少出库流量，甚至关闭全部闸门。从1974年开始，除上述运用方式之外，还在凌汛前预留一部分水量，用以调匀因内蒙河段封河影响下泄的小流量过程，防止下游造成早封河卡冰阻水现象，保持封河前后流量稳定和具有一定的冰下过流能力。运用实践表明：由于三门峡水库在黄河下游凌汛期适时关闸，使得多数年份平稳解冻开河，对减免黄河下游凌汛威胁收到了实效。静态效益约18亿元。
黄河三门峡水利枢纽建成运用以来，黄河下游的引黄灌溉事业有较大发展，从三门峡至黄河入海口的1000多千米的黄河两岸，截至1990年有72个灌区，虹吸55处，扬水站68座，引黄涵洞72座，使黄河下游沿黄地区70个市、县用上黄河水，平均每年引水100多亿立方米。三门峡水库每年利用凌汛和桃汛蓄水，为下游春灌保持了14亿立方米的蓄水量，在黄河下游春旱时一般可使河道流量增加300立方米每秒，大大提高了下游引水的保证率，是下游沿黄地区可靠的水源，对改变沿黄地区的面貌发挥了显著作用。据统计，抗旱补水期平均每1．63立方米的灌溉用水增产0．5千克粮食。从1973～1987年的15年春灌蓄水期间，水库春灌蓄水总量206．74亿立方米，向河南、山东两省沿黄灌区补水150亿立方米，其中实际有效补水量98．03亿立方米，增产粮食30．07亿千克。引黄灌区内与灌区外相比较，灌区内粮食平均亩产增加200千克以上，皮棉增加40千克以上。
山东省沿黄两岸引黄灌溉面积已达2000多万亩，1979年至1985年7年小麦平均单产比1970年增长3．2倍。鲁西北过去是贫困地区之一，长期靠吃统销粮，1985年成为山东省增产粮食最多的地区之一，其中长期多灾低产的菏泽地区粮食总产量达到27．9亿千克，提供商品粮6．4亿千克，占全省商品粮总数的四分之一。
河南省引黄灌溉农田1000多万亩，粮、棉总产量比开灌前增长4至6倍，沿黄两岸已种植水稻120多万亩，产量连年增长。以前穷得出了名的豫东兰考县，如今稻麦飘香，绿树成行，一派兴旺景象，1983年夏粮总产达1．35亿千克，成为全国5年夏粮增长5000万千克的先进县。沿黄地区广大干部群众高兴地说：“致富仰仗责任田，丰收多亏黄河水。”
山西省利用三门峡水库蓄水使潼关河道水位升高的优势，在沿黄库区修建大、中型电灌站和引黄提灌设施，据不完全统计，山西省沿三门峡库区引黄灌溉面积100多万亩。近30年来，黄河下游沿河农村由于引黄灌溉，增产粮食22．8亿千克、棉花1．07亿千克。
三门峡水电站，自1973年年底第一台机组发电投产，到1978年底第五台机组安装完成，电站总装机容量为25万千瓦。至1990年年底累计已发电150．2亿千瓦小时，按础年代国家不变的电力价格，每千瓦时0．065元计，创产值9．763亿元，按静态计算相当于水利枢纽工程固定资产5．34亿元的1．83倍，三门峡水电站的造价为2．18亿元，相当于国家给水电站投资的4．3倍。1973～1990年水电站历年的发电量如表9－1。
三门峡水电站截至1990年还只是非汛期发电，对河南省用电的高峰期即12月至翌年的第一季度很有补益，对缓解华中电网供电紧张状况也起到了较大的作用。尤其是三门峡水电站担任系统中的部分峰荷容量，降低了系统中的火电站的煤耗，为国家节省了大量的原煤，取得了显著经济效益。
三门峡水电站发电的经济效益，用等效替代工程所需的年折算费用计算，按《水利经济计算规范》SD139—85规定采用的社会折现率为7%情况下，得出三门峡水电站发电的经济效益现值为13．634亿元；按《建设项目经济评价方法与参数》规定建设项目的社会折现率为10%时，计得三门峡水电站发电的经济效益折现值为18．77亿元。
三门峡水库防凌和春灌蓄水，为黄河下游提供了可靠的水源。向郑州、开封、济南、东营等沿河城市和胜利、中原油田等地供水，据有关方面的统计，每年可使供水地区增加200亿元的工业产值。并于1972年、1973年、1975年、1981年和1982年5次向天津市供水17．5亿立方米。1989年11月25日“引黄济青”工程已经完成，开始向青岛市供水。
由于三门峡水库成功地采用了“蓄清排浑”调水调沙的运用方式，枯水期增加下游河道300立方米每秒的流量，保证了下游沿黄城市的供水，也改善了生态环境，取得了显著的社会效益。
三门峡水库自1960年7月～1970年6月，10年期间共拦沙57．42亿吨，同期下游利津以上河道最大冲刷量达23．1亿吨，1964年汛后三门峡水库冲槽排沙，下游河道回淤，在上述10年内下游河道累积冲淤量为0．37亿吨，冲淤基本平衡。从利津以上755千米河道的冲淤总量表明，由于三门峡水库的拦沙作用，下游河道相当于10年不淤。1973年以来三门峡水库采用了“蓄清排浑”调水调沙的运用方式，由于枢纽调节水沙，提高了下游水流的输沙能力，增大了排沙入海的比例。
三门峡水库减少黄河下游河道淤积的经济效益，从水利枢纽建成运用后至1988年初的时期内，所节省的黄河下游艾山以上河段堤防建设（包括险工加高改建）的工程费用进行替代计算。将各年节省的投资流程按《水利经济计算规范》SD139—85规定水利项目采用的社会折现率为7%折算至1988年初，得到三门峡水库减少黄河下游艾山以上河段淤积的经济效益现值为15．147亿元；如按《建设项目经济评价方法与参数》规定建设项目的社会折现率为10%时，计得三门峡水库对黄河下游河段的减淤经济效益现值为28．141亿元。
由于三门峡大坝的缘故，每年10月至次年6月库区正常蓄水时，黄河便在这里形成了一个美丽的湖泊，面积约200平方公里。春季来临时，从三门峡大坝至山西芮城大禹渡100公里间，碧波粼粼，一望无际，似天池银河。两岸青山绿树，延绵不断，山光水色，相映如画。游人在这里荡舟扬帆，船行柳梢，胜似江南。每年11月至次年3月间，大坝蓄水形成的库区湿地成为候鸟迁徒停歇和越冬的天然场所。其中最引人注目的是白天鹅，年年如约而至，使冬日萧瑟的黄河顿显生机，三门峡由此而被誉为“天鹅之城”。而每年的6月至l0月，大坝泄洪放水，怒涛翻卷，峡谷轰鸣，水花飞溅，彩虹凌空，蔚为壮观，站在三门峡大坝上可饱览“不尽黄河滚滚来”的雄伟气势。
