水流及び水質の負荷変動に対しての緩衝機能を持たせて弾力的な運用を図る為、横流式の前段池及びウノ式傾斜版沈降装置を設置した後段池に分かれている。長さ39.1m、幅30.4m、有効水深4.0m、有効容量4,750m³で16池ある。傾斜板装置（硬質塩化ビニル樹脂製、板間隔85mm、傾斜角60度）及び排泥掻寄機（吊下形中央駆動回転式、64台）から構成されている。沈殿したフロックは、各段池ごとに設置した回転式の排泥掻寄機により底部集泥室に掻き集められ、自動的に排泥する。上澄みの沈殿処理水は上部に設けられたトラフで集水される。
機械かくはん方式と比較してエネルギー消費が少なく維持管理の容易な上下水平迂流蛇行方式を採用した。この方式は導流壁による水平折返水路の中に上下交互の阻流板を設けたものである。長さ13.9m、幅30.4m、有効水深4.0m、有効容量1,440m³で16池ある。30分かけてゆっくりとかくはんし、細かいフロック同士を結合させて大きく重いフロックに成長させる。
長さ17.0m、幅5.0m、有効水深7.0m、有効容量2,700m³で2池ある。上下迂流させフラッシュミキサ（立軸下羽根タービン形、翼形φ2,700mm×18.5kw×2台/池）により無機凝集剤（PAC…ポリ塩化アルミニウム）を注入した原水を急速かくはんする。
長円筒立形をしており、1号池（長さ25.0m×幅24.0m×有効水深5.05m、有効容量2,700m³）及び2号池（長さ24.0m×幅24.0m×有効水深5.05m、有効容量2,500m³）のデュアル（二重系）である。
原水ポンプは三郷浄水場用（立軸斜流ポンプ1台、横軸両吸込渦巻ポンプ4台）及び埼玉県企業局新三郷浄水場用（横軸両吸込渦巻ポンプ4台）があり、双方とも液体抵抗器による二次抵抗法を用いた回転数制御及び台数制御により、原水量の変動に対応している。新三郷浄水場用の機器一式は東京都水道局が維持管理している。
沈砂池（長さ62.2m×幅14.8m×有効水深4.0m×2池、有効容量3,670m³）は原水と共に流入した土砂を沈降させる池で、取水口から0.6km離れた地点にあり、池にはゴミを除去する自動除塵機（ロータリースクリーン×4）や、油流入事故に備えて油膜検知装置1台及び油回収ポンプ4台を設置している。導水路は取水所から沈砂池を経由して原水ポンプ所まであるが、安全や保守性を考慮して沈砂池までは4連、原水ポンプ所までは2連になっている。
取水する為の管理施設で、取水接合井（縦6.6m×横19.0m×高さ21.9m）、取水ゲート（鋼製電動ローラーゲート、2,500mm×2,000mm）、流量計、取水量を調節する流量調節弁（鋼製電動バタフライ弁、φ2,600mm×2）、水質監視用水質計器等を設置している。また停電時に備えて自家発電設備（ガスタービン三相交流同期発電機、210V×225kVA）を1台設けてある。
代わって越後春日山から上杉景勝が入部した。領地は蒲生旧領と出羽庄内に佐渡を加えた120万石であった。景勝は戦国時代に「軍神」の異名をとった上杉謙信の養子（実は甥、生母が謙信の姉仙桃院）である。しかし入部から間もない8月18日に秀吉が死去し、次の覇権を狙って徳川家康が台頭する。これに対抗しようと豊臣家五奉行の石田三成は上杉家の家老である直江兼続に接近し、直江は景勝と慶長4年（1599年）8月に会津に帰国すると、領内の山道を開き、武具や浪人を集め、28の支城を整備するという軍備増強に出た。景勝・兼続主従は慶長5年（1600年）2月から若松城に代わる新たな城として、若松の北西およそ3キロの地点に位置する神指村に神指城の築城を開始した。しかしこの軍備増強は隣国越後の堀秀治や出羽の最上義光らにより家康に報告され、また上杉家中でも和平を唱える藤田信吉が出奔して江戸に落ち延びたため、家康は景勝に弁明を求める使者を出したが景勝は拒絶し、家康は諸大名を集めて会津征伐を開始した。神指城築城は6月まで続けられたが、家康率いる討伐軍が江戸にまで来たため中止し、白河城の修築が急がれた。7月、下野小山で石田三成らの挙兵を知った家康は、次男の結城秀康や娘婿の蒲生秀行らを宇都宮城に牽制として残し、8月に西上を開始した。直江兼続は家康を追撃しようとしたが、上杉領の北に位置する最上義光や伊達政宗らの攻勢もあって追撃は断念した。9月15日、関ヶ原の戦いで石田三成の西軍は壊滅したため、家康ら東軍の圧勝に終わった。景勝は11月に家康と和睦するために重臣の本庄繁長を上洛させて謝罪させ、自らも慶長6年（1601年）8月8日に結城秀康に伴われて伏見城において家康に謝罪した結果、8月17日に家康は上杉家の存続を許したが、会津など90万石を没収して出羽米沢30万石へ減封した。