南水北调西线一期工程位于青藏高原东部边缘地带，引水枢纽在海拔3500m左右，由北至南分布于大渡河支流阿柯河、麻尔曲、杜柯河、色曲和雅砻江支流泥曲、达曲流域，各流域候选坝址及流域特征值见表1-1。输水线路穿过分水岭，串联上述支流引水枢纽，在黄河支流贾曲流出。工程主要位于四川省甘孜县、色达县、壤塘县和阿坝县，以及青海省班玛县和甘肃省玛曲县境内。年设计引水量40亿m3，引水工程总长260km，其中隧洞244km（表1-2），明渠16km。规划开凿长隧洞，穿越长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山，自流到黄河。
一期工程设计一调水40亿m3，主要供给黄河流域兰州—河口镇河段的甘肃、宁夏、内蒙古和陕西北部地区，供水量20亿m3（其中工业用水8亿m3、城镇生活用水5亿m3、生态环境用水7亿m3），同时供水龙门—三门峡河段的关中地区和汾涑河地区10亿m3（其中工业用水6亿m3、城镇生活用水4亿m3）。此外，向黄河干流补水10亿m3。
表1-1 各流域候选坝址及流域特征值
注：下游河段长度指各流域下游所考察到的第一条泥石流沟所在位置到该流域下坝址之间的距离；库区河段长度指该流域上坝址到该坝址正常蓄水位所在位置之间的距离。
表1-2 输水隧洞工程指标
注：上述线路的洞形均为圆形洞；隧洞比降均为1/3000