尼尔基水利枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪道、水电站厂房及灌溉输水洞（管）等建筑物组成。工程等别为一等工程，主要建筑物为Ⅰ级，地震设防烈度为Ⅶ度。大坝总长7265.553米，最大坝高 40.55 米，坝顶高程221.00米。正常运用洪水标准为千年一遇（15000立方米/秒），非常运用洪水标准为可能最大洪水（24900立方米/秒）。

（1）主坝

主坝建于主河床部位，全长1807.31米（含电站厂房149米），建基高程180.3～186.5米，坝顶高程221.00米，最大坝高40.55米。坝顶宽度8米，上下游坝坡采用二级坡，马道高程205.00米，马道宽3.55米。上游坝坡均为1：2.2，下游坝坡分别为1：1.9和1：2，上游坝面采用混凝土护坡，下游坝面采用碎石护坡，下游坝址设贴坡式排水体。主坝非明渠段为碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝；导流明渠段为碾压式沥青混凝土堆石坝，主坝右端通过混凝土翼墙与电站厂房相连接，并设有长79.80米的堆石过渡坝段。在主坝心墙以下，由于坝基座落在中强透水的砂砾石和含泥砂砾石层上，坝基采用0.8米厚的混凝土防渗墙防渗。

（2）左副坝

左副坝建于左岸二级侵蚀堆积阶地上，为粘土心墙砂砾石坝，坝长1459.29米，最大坝高23.00米，坝顶高程为221.00米，坝顶宽8米。上下游面均采用一级坡，坡度比均为1:2.75。粘土心墙中心线位于坝轴线上游，距坝轴线2米，顶宽3米，下游坡比为1：0.2。

（3）右副坝

右副坝建于右岸白土山台地上，为粘土心墙砂砾石坝，坝长3998.953米，最大坝高15.50米，坝顶宽8米。上下游坡均采用一级坡，坡度比均为1:2.8。粘土心墙中心线位于坝轴线上游，距坝轴线2米。心墙上下游设水平和竖向反滤层。

（4）溢洪道

泄洪建筑物为开敞岸坡式溢洪道。溢洪道工程位于右岸白土山台地上，穿越右副坝，溢流前缘总宽166米，纵向长度875米，溢流堰面采用WES曲线，堰顶高程199.8米，共11孔，单孔净宽12米。采用差动式底流消能。主要包括引水渠、控制段、泄槽段、消力池、护坦段和尾水渠段等建筑物。设计泄洪流量:14227立方米/秒，校核泄洪流量:20300立方米/秒。

（5）水电站厂房

水电站为河床式电站，发电机房尺寸149×26.1×60.64米，安装四台ZZA833--LH--640型水轮发电机组，单机容量62.5兆瓦。安装两台规格SFP9-150000/220主变压器，输出电压220kV。

（6）左岸灌溉管

左岸灌溉管建筑物由进水口段、闸前灌溉管段、闸门井段、闸后灌溉管段、出口闸室和消力池组成。左岸灌溉管总长178.10米；洞径2.0米。供水流量10立方米/秒。

（7）右岸灌溉洞

右岸灌溉输水洞承担莫力达瓦达斡尔族自治旗灌区的灌溉任务。建筑物由进水口、输水洞、出水口三部分组成。建筑物总长736.742米。洞径3.6米，混凝土衬砌厚度为0.5米。供水流量为34立方米/秒。