黄河以南总干渠线路受已建渠首位置、 江淮分水岭的方城垭口和穿过黄河的范围限制,走向明确。黄河以北曾比较利用现有河道输水和新开渠道两类方案,从保证水质和全线自流两方面考虑选择新开渠道的高线方案。总干渠自 陶岔渠首引水,沿已建成的8千米渠道延伸,在 伏牛山南麓山前岗垅与平原相间的地带,向东北行进,经南阳过白河后跨江淮分水岭方城垭口入淮河流域。经宝丰、禹州、新郑西,在郑州西北孤柏咀处穿越黄河。然后沿 太行山东麓山前平原,京广铁路西侧北上,至 唐县进入低山丘陵区,过北 拒马河进入北京市境,过 永定河后进入北京市区,终点是 玉渊潭。