北京市南水北调配套工程总体规划立足科学发展观，围绕以南水北调来水的合理、高效利用，确保城市供水安全的目标，做好供需水预测与《南水北调工程总体规划》、《北京城市总体规划（2004年-2020年）》、《北京市水资源综合规划》、北京市“十一五”专项规划，配套工程规划方案与国家批复的中线干线北京段工程方案，外调水供水系统与本地水供水系统等三个衔接，力求实现水资源的最优调度。

工程主要包括：建设83公里的输水干线、总调蓄库容约为4000万方的调蓄工程、供水总规模约400万吨/天的新建、扩建和改造水厂工程，以及通信、调度、监控和水质监测预警系统、管理设施等项目。
市内配套工程建成后，北京将形成以两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路和三大应急水源地构成的“26213”供水格局。实现本地水、外调水、地下水的联合调度。
北京市南水北调配套工程总体规划经市政府批准发布配套工程与主体工程同步建成，确保外调水充分使用。根据干线工程计划，配套工程规划按以下三个阶段实施：
第一阶段，2008年完成团城湖至第九水厂工程（一期），第三水厂、田村山水厂改造。具备接纳河北调水3亿立方米的能力。
第二阶段，2013年年底完成大宁调蓄水库、团城湖调节池、南干渠、东干渠以及郭公庄等十座水厂的工程建设。2014年汛后实现年接纳长江水10亿立方米的能力。建成本地水与外调水联合调度的北京供水系统格局，形成水质保护体系和水质水量安全监测体系，提高北京城市发展的水资源支撑能力。
第三阶段，2020年建成十座水厂及联络工程、亦庄调节池、56公里配水管网，全面实现配套工程规划。具备年接纳长江水14亿立方米的能力，构建全市安全供水格局。