长江是东线工程的主要水源，水资源丰富平均每年入海水量达9000多亿立方米，即使在特枯年也有6000多亿立方米。江苏扬州位于长江下游，附近的长江水质平均为II类，为东线工程提供了优越的水源条件。20世纪60年代初，为解决淮河流域灌溉和排水的平衡问题，开始建设“江水北调”工程，其中江都提水站是工程的核心。至1977年共修建了4个泵站，有33台机组，每秒钟可提引江水400立方米，形成强大的提水能力。

        东线一期工程充分利用和改造现有的江水北调工程，并在其基础上扩大规模，向北延伸。调水线路从江苏扬州出发，利用现有的天然河道、人工河道（京杭大运河等）、天然湖泊为输水线路。从长江至黄河以南沿途串联起4个湖泊：洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖，将水逐级由南向北输送。黄河以北和胶东地区还兴建了3座平原水库，起到蓄水的作用。原江水北调工程主要沿京杭运河输水（简称运河线），南水北调工程在运河线西侧又新辟了“运西”输水线，采用双线输水。江苏境内输水线路按照调蓄湖泊分为三段：长江至洪泽湖段，从长江北岸的三江营（主引水口门）和高港引水，利用原里运河-苏北灌溉总渠输水线，新辟三阳河-金宝航道输水线；洪泽湖至骆马湖段，利用原中运河线，新辟徐洪河线送水；骆马湖至南四湖段，利用中运河-不牢河线，新辟中运河-韩庄运河线输水；从南四湖再往北，则为南水北调工程扩建、延伸的新的输水渠道。一期工程调水主干线全长约1467公里，其中长江至东平湖1045公里，黄河以北173.5公里，胶东输水干线239.8公里，穿黄河段7.9公里。

        东线工程输水线路最高点位于山东省境内的东平湖，其水位比长江引水口的水位高出大约40米。要想让水从低处流到高处，只能用水泵扬水。根据地形由低向高分为13个梯级，逐级提水。沿途设立了22处枢纽，共计34座泵站，总扬程高度达65米（每一级到下一级之间水头会有一定的损失，总提水高度可以达到40米）。提水到最高点东平湖后,然后分成两路自流水道，一路向北穿过黄河送往鲁北地区，一路向东送往山东半岛。

        东线一期工程的供水范围是苏北、皖东北、鲁西南、鲁北和山东半岛，将使21座地级以上城市，69个县市区获益。整个东线工程计划分三期完成，总计需新建泵站51座，泵机278台。三期工程全部完工后，总装机容量52.9万千瓦，总装机流量每秒7197立方米。