中国水利博物馆内设机构为：办公室、财务处、展览陈列处、研究处和宣传教育处。

中国水利博物馆主要职责如下：

（一）贯彻执行国家水利、文物和博物馆事业的方针、政策和法规，制定并实施中国水利博物馆管理制度和办法。

（二）负责中国水利博物馆文物征集、修复及各类藏品的保护和管理，负责展示策划、设计、布展和日常管理工作。

（三）负责观众的组织接待工作，开展科普宣传教育、对外交流合作，做好博物馆信息化建设。

（四）承担水文化遗产普查的有关具体工作，开展水文化遗产发掘、研究、鉴定和保护工作，建立名录体系和数据库。承担水文化遗产标准制订和分级评价有关具体工作。

（五）开展水利文物、水文化遗产和水利文献等相关咨询服务，承担相关科研项目，开展国内外学术活动。

（六）组织实施中国水利博物馆工程及配套设施建设工作。

（七）承办水利部、浙江省人民政府和浙江省水利厅交办的其他事项。

中国水利博物馆综合了收藏、展陈、科普、宣传、教育、研究、交流和休闲等功能，核心展区分为水利千秋、水中万象和龙施雨沛三大部分。水利千秋展区采用场景复原、文物陈列、图文展示、视频演绎和多媒体特效应用等五位一体的模式，生动展现中华民族5000多年水利历史和文化；水中万象展区采用参与互动的方式，让观众尽情遨游水科技和水资源的知识海洋；龙施雨沛展区通过在传统龙钮印章雕塑上镌刻边款铭文，诠释中国水利的起源和文化内蕴，表达人与自然和谐相处的美好愿景。

2002年8月23日， 浙江省水利厅报请水利部要求筹建中国水利博物馆；翌年2月26日，水利部批复同意筹建。

2003年10月20日，中国水利博物馆筹建用房打下第一根管桩。

2003年10月21日，由天津大学设计的中国水博览园暨中国水利博物馆规划设计方案通过评审。

2003年12月29日，中国水利博物馆项目通过环境影响评价。

2004年4月15日， 浙江省发改委批复同意中国水利博物馆初步设计。

2004年7月21日， 经国务院批准，中央编办批复，同意设立中国水利博物馆。

2004年8月5日， 中国水利博物馆筹建用房竣工验收。

2004年11月18日，水利部部长汪恕诚视察中国水利博物馆筹建工作。

2005年3月15日， 中共中央政治局委员、国务院副总理回良玉就筹建中国水利博物馆作出重要批示。

2005年3月21日， 中国水利博物馆举行开工典礼，水利部、国家文物局、浙江省政府、省政协、省水利厅、杭州市、萧山区等相关领导出席。

2005年4月8日， 中共中央政治局常委、国家副主席、时任浙江省委书记习近平视察中国水利博物馆建设工作。

2005年4月15日， 中国水利博物馆建设工地打下第一桩。

2005年5月6日， 中国水利博物馆筹建办公室迁至水博大道1号。

2005年6月30日， 中国水利博物馆正式由国家事业登记局登记。

2005年10月19日，中国水利博物馆第一块底板开始浇注。

2006年4月27日， 中国水利博物馆展示方案汇报会在杭州举行。

2007年1月24日， 浙江省人大常委会副主任、时任省政协副主席吴国华视察中国水利博物馆建设。

2007年5月21日， 中国水利博物馆主体工程封顶。

2008年1月19日， 中国水利博物馆合建度假酒店正式开工。

2008年1月25日， 水利部和中华全国总工会在中国水利博物馆召开劳动竞赛表彰会，周英副部长出席并作重要讲话。

2009年5月10日， 水利部部长陈雷视察在建中的中国水利博物馆。

2010年2月23日， 中国水利博物馆筹建用房区举行大禹雕像揭幕仪式 。

2011年5月18日，水利部水文化遗产研究中心挂牌

2012年3月18日，水博园大酒店开业

2012年5月9曰，水利部批复同意水文化传承体系建设三年行动计划

2012年4-5月，水利部成立水文化传承体系建设三年行动计划指导委员会、大禹治水非物质文化遗产保护与申遗工作指导委员会

中国水利博物馆位于浙江省杭州市萧山区水博大道1号。

2022年6月，荣获2022年浙江省最具创新博物馆称号。

2024年5月，获评国家一级博物馆。