正面影响
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支持者大多认为长江水量丰富，每年有大量的水流入大海，调一部分到北方缺水地区可解决北方的缺水问题，负面影响可以通过防范、补偿和综合治理开发措施，可以将影响减少到最低。南水北调中线工程以解决沿线100多个城市生活和工业用水为主要供水对象，兼顾农业及其它用水，建成以后经济效益和社会效益巨大。[19]
缓解汛期对长江地区的威胁
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大量的南水北调将减小洪水对长江地区的灾害。南水北调中线工程完成后，汉江防汛形势有望出现逆转。丹江口水库加高工程基本完成，而南水北调计划每年从丹江口调水95亿立方米。近些年类似汛情再度出现时，出现在中下游的洪峰将被“削”低30厘米。这意味着湖北宜城至沙洋之间的14个蓄洪民垸，遭遇百年一遇以下洪水可以不启用。近80万人、90余万亩耕地基本解除洪水威胁。[20]
促进北方经济发展
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较大地改善北方地区的生态和环境特别是水资源条件，增加水资源承载能力，提高资源的配置效率，促进经济结构的战略性调整；对于扩大内需，保持中国经济快速增长，实现全国范围内的结构升级和经济社会环境的可持续发展，具有重要的战略意义。
有利于缓解水资源短缺对北方地区城市化发展的制约，促进当地城市化进程。可改善农牧业生产条件，调整农牧业种植结构，提高土地利用率。还可改污水灌溉为清洁水灌溉，减轻耕地污染及对农副产品的危害。 [原創研究？]
改善北方水质及生态环境
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能有效解决北方一些地区地下水因自然原因造成的水质问题，如高氟水、苦咸水和其他含有对人体不利的有害物质的水源问题，改善当地饮水的质量。避免北方一些地区长期开采饮用有害深层地下水而引发的水源性疾病，遏止氟骨病与甲状腺病的蔓延，有利于提高居民健康水平。[9]
通过改善水资源条件来促进潜在生产力形成现实的经济增长，逐步改善黄淮海地区的生态环境状况，提高北方供水能力后，可以减少对地下水的超采，并可结合灌溉和季节性调节进行人工回灌，补充地下水，改善水文地质条件，缓解地下水位的大幅度下降和漏斗面积的进一步扩大，控制地面沉陷造成对建筑物的危害。使中国北方地区逐步成为水资源配置合理、水环境良好的社会。[9]
负面影响
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南水北调的工程自提出后就引起了广泛的争论，反对者主要认为南水北调工程耗资巨大，调水量太少，发挥不了经济效益，也造成水資源污染；调水量过多，枯水期可能会使长江的水量不足，影响长江河道的航运，长江口的鹹潮加深，更有可能引发生态危机。[21][19]
主要争议
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2010年初的中国西南大旱，中国水利水电科学研究院水力学所总工及灾害与环境研究中心总工刘树坤对南水北调工程提出了质疑。他认为，西南这次出现百年难遇的干旱，应该对水文资料重新修订，对干旱出现频率，可能性都要重新评估。他认为这些评估的结果都会影响水利调度，重大水利工程何时开始做，做多大，影响程度有多大，都应重新评估。[22]
移民问题
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参见：淅川移民
南水北调工程造成河南省和湖北省33万人搬迁，搬迁给移民生活带来颠簸动荡。有些移民因为得到的补偿款不足，在买下政府提供的住房之后，所剩款项只能购置一小块耕地。而安置地工作机会匮乏，有些人不得不计划背井离乡到大城市打工。由于国家投资少、安置标准低、水电路校等生产生活设施不能满足基本需要，造成大量移民遗留问题 。[23][來源可靠？]
物种入侵
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南水北调工程也将沿线的水生动物大批量地运送到了北方，加速了外来鱼类的扩散和沿线鱼类跨区域入侵的风险。[24]