南水北調工程是壹項規模宏大，投資巨額，涉及範圍廣，影響十分深遠的戰略性基礎設施；同時，又是壹個在社會主義市場經濟條件下，采取“政府宏觀調控，準市場機制運作，現代企業管理，用水戶參與”方式運作，兼有公益性和經營性的超大型項目集群。其建設管理的復雜性、挑戰性都是以往工程建設中不曾遇到的。
1．工程多樣性：工程點多、線長，東、中線壹期工程包含單位工程2700余個。其中，不僅有壹般水利工程的水庫、渠道、水閘，還有大流量泵站，超長、超大洞徑過水隧洞，超大渡槽、暗涵等。
2．投資多元性：工程投資巨大，主體工程籌資渠道由政府撥款、南水北調工程基金和銀行貸款組成。政府撥款主要由中央政府安排。南水北調工程基金實際是訂購南水北調水權，因各省市的需水量、調水距離不同而不同。中央撥款和省市籌集的南水北調工程基金***同構成項目資本金，出資者按比例行使各自的責任、義務和權利。貸款由工程建設的責任主體統壹承貸，並以水費收入和工程建設期滿後的南水北調工程基金償還。
3．管理開放性：壹是在項目建設的管理上，既要體現項目法人的責任主體地位和作用，又要建立多層次分級負責管理的體系，既要充分調動項目法人的積極性，又要充分調動所經地區的積極性；二是除主體工程建設以外，還有大量相關工作，如征地移民、生態與環境保護、水汙染治理、文物保護、節水、地下水控采、產業結構調整等，涉及眾多地區、眾多部門的職責和利益關系調整，必須通過中央和地方政府及相關部門有效的合作與協調來實現；三是在南水北調工程建設中各項政策的制訂與實施，必須充分考慮有利於工程建設、經濟發展、社會穩定的要求，充分聽取沿線各級政府和廣大人民群眾的意見，建立有效的信息溝通的渠道，接受社會、公眾的監督；四是南水北調工程建設事關我國經濟社會長遠發展，必須建立科學民主的決策機制，廣泛聽取專家和社會各界的意見和建議。
4．區域差異性：東、中線壹期工程涉及七省市，城鄉差別大，經濟發展不均衡。水資源調配既有調水區也有受水區；調水區既要做好水資源保護，又要促進當地經濟社會發展；受水區用水對象既有城市也有農村；工程沿線既有沿海經濟發達省份，也有中部地區經濟相對欠發達省份；工程所涉及不同區域裏，既有水庫移民異地安置，也有幹線移民就地後靠；土地調整，既有城市拆遷，也有鄉鎮補償等等。因此，在政策的制訂和把握上，既要考慮政策的統壹性，又要研究不同地區不同對象的特殊性，做出符合實際的安排。
5．技術挑戰性：在工程技術上，面臨著壹些新的挑戰，如丹江口大壩加高工程中新老混凝土結合，中線穿黃工程中大斷面開挖盾構技術應用，東線低揚程大流量水泵選型和制造，北方地區冬季冰期輸水安全以及長距離調水的自動化管理等。在社會管理上，東線治汙，中線水源區保護，受水區地下水控采，輸水過程中供水安全控制，社會節水措施的落實等，需要同步抓緊工作。在經濟管理中，物價指數及有關政策變化引起水價負擔及社會承受能力問題，不同水平年水資源的合理調配，還貸風險的控制等等，都需要深入研究，妥善解決。
6．效益綜合性：南水北調工程的效益是通過多方面來體現的。既有經濟效益也有社會效益、生態效益；不僅要保證調水的水量，還要保證調水的水質，促進沿線治汙水平的提高；不僅要保證調來水的有效利用，還要促進受水區的節水，通過減少受水區地下水的開采，促進區域水資源聯合調度和提高利用水平，促進節水型城市和節水型社會的建立。統籌各類不同目標，最終達成南水北調工程總體目標的實現。