由于黄河南岸地面高程要高于调水起点近40米，沿途通过13级泵站逐级翻水，跨越淮河，直至黄河南岸。
在北调之水至东平湖后，分成两路，一路下穿黄河后向北自流至天津北大港水库，另一路向东经胶东地区输水干线接引黄济青渠，输水至威海市米山水库。
南水北调东线一期工程2013年11月15日正式通水，年调水能力可达到88亿立方米，据统计，截至2021年5月20日，南水北调东线一期工程已累计向北输水超53亿立方米。可惠及黄淮海三大河流域的25个地市级及以上城市，如天津、沧州、衡水、聊城、德州、滨州、济南、青岛、烟台、威海、淄博、潍坊、东营、泰安、枣庄、济宁、菏泽、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港、蚌埠、淮北、宿州等城市。
南水北调东线工程一般调水期为10月至次年5月，在夏季不执行调水任务。因为夏季汛期，沿线地区降雨量较大，防汛抗洪压力较大。如果汛期仍然调水的话，用来调蓄的湖泊水量增加，可能会增加防汛抗洪的压力。同样的，南水北调中线工程由于是独立的输水线路，就不受汛期的影响。
