南水北調東線工程是利用江蘇省已有的江水北調工程，逐步擴大調水規模并延長輸水線路。東線工程從長江下游江蘇省揚州市江都區抽引長江水，利用京杭大運河及與其平行的河道逐級提水北送，并連接起調蓄作用的洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北，在位山附近經隧洞穿過黃河，輸水到天津；另一路向東，通過膠東輸水干線經濟南輸水到煙臺、威海。東線工程調水規模為148億立方米，規劃分三期建設。 

東線第一期工程調水主干線全長1466.5千米，其中長江至東平湖1045.4千米，黃河以北173.5千米，膠東輸水干線239.8千米，穿黃河段7.9千米。工程任務是從長江下游調水到山東半島和魯北地區，補充山東、江蘇、安徽等輸水沿線地區的城市生活、工業和環境用水，兼顧農業、航運和其他用水。黃河以南南低北高，為克服落差，沿線共設置13級泵站逐級提水，抽水揚程65米。一期工程多年平均抽江水量為87.7億立方米（比現狀增抽江水量38億立方米），受水區干線分水口門凈增供水量36億立方米，其中江蘇省19.3億立方米，山東省13.5億立方米，安徽省3.2億立方米。在全面實施東線治污控制單元工程基礎上，規劃水平年輸水干線水質基本達到地表水Ⅲ類標準。 

東線一期工程由調水工程和治污工程兩大部分組成。其中，調水工程主要包括：疏浚開挖整治河道14條，新建21座泵站，更新改造泵站4座，新建3座調蓄水庫，建設穿黃工程等。治污工程分為城市污水處理及再生利用設施、工業綜合治理、工業結構調整、截污導流、流域綜合治理5類，共426個項目，其中山東省324個、江蘇省102個。