跨流域调水工程在古代的水利建设中就已被采用，但限于技术条件，主要是在一些平原河道之间或中小河流之间进行调水，用以发展航运或灌溉。20世纪以来，世界各国建成了许多大型的跨流域调水工程，如美国的中央河谷工程和加州引水工程，苏联中亚细亚的调水工程、澳大利亚的雪山工程等。中国已建成或正在建设的几项跨流域调水工程主要有：天津市和河北省引滦河水到天津、唐山，辽宁省引碧流河水到大连，山东省引黄河水到青岛，广东省从东江引水到深圳，甘肃省引大通河水到秦王川等。江苏省抽引长江水到淮河下游的工程将进一步发展成从长江送水到天津的南水北调东线工程。正在规划研究的还有南水北调中线工程和西线工程，以及引松花江水到辽河的北水南调工程。

南水北调的工程方案有东线、中线、西线。

东线线路：从长江下游扬州引水经京杭运河至华北平原和山东半岛。

东线优点：利用京杭运河输水，工程量小；沿线经济发达，资金技术条件好；可调水量大。

东线缺点：扬州至山东黄河段需逐级提水（地势南低北高）；东线水质略差。

中线线路：长江中游三峡和丹江口水库引水至华北平原。

中线优点：利用地形可以自流；丹江口水库具备输水、供水功能；水质较好，水源稳定。

中线缺点：需挖输水渠，工程量大。

南水北调工程首先实施东线工程的原因：东线城市人口多，需水量大，水资源短缺现象最严重；利用京杭运河输水，工程量小。

调水前先解决的问题：水污染问题 。