引水渠起自三家店拦河闸，自模式口电站过黄村后继续向东，利用一段南旱河，经玉渊潭，至西便门与护城河相会流入城内。

1954年官厅水库建成，控制了永定河上游洪水，为北京市引用永定河水创造了条件。1957年，建成永定河引水工程，以三家店为渠首，建拦河闸、进水闸各一座。渠线自三家店经模式口、西黄村向东，利用一段南旱河，经玉渊潭至西便门汇入护城河。为了给城内河湖供水，另设一条从双槐树至紫竹院湖的支渠（双紫支渠），与长河相接，再经长河进入北护城河。引水渠最大引水能力为50立方米每秒。

经引水工程引来的永定河水，通过贯穿城市西郊的主河道和城南、城北两条支线，解决了国民经济的发展和城市生活的需要。主河道主要供给石景山电厂、高井电厂、首都钢铁公司、北京钢厂、燕山石油化工总公司、田村水厂、第二热电厂和石景山、海淀两区一些灌区用水；北支线除向城市园林湖泊供水外，还向第二轧钢厂、燕京造纸厂等工业用户和朝阳区平房灌区供水（1966年京密引水工程建成后，截断双紫支渠，北支河道改由京密引水渠供水，但冬季京密引水渠停水期间，仍由永定河引水渠供水）；南支线经南护城河汇入通惠河，除向陶然亭、龙潭两公园湖泊供水外，还向水源六厂、东郊热电厂、印染、造纸等工厂和朝阳、丰台、大兴、通县等区、县的一些灌区供水。

永定河三家店拦河闸，共17孔，孔宽12米，闸底高程102米，设12米×8米的弧形钢闸门。进水闸，设二孔，孔宽4.5米，弧形钢闸门，闸底高程105米，设有胸墙，孔口高2.2米。城龙灌渠闸，系管孔暗渠，设于拦河闸右。调节池，地层为级配良好的砂卵石，密实不透水，是一种较为特殊的现象。

模式口隧洞，断面马蹄形，为内径4.2米的无压隧洞。设计时，为查明地质情况，曾挖了不少探坑，其中有一探坑因坑内两层水泵排出的废气有毒，而井内又无通风设备，以致三名工人因中毒身亡。

进水闸下的进水渠段，是断面小、纵坡大的渠道，设置的目的是将引进河水中的泥沙输送至沉沙池，防止在渠道中沉积。

模式口隧洞出口的过山渠线上，地质部总地质师李捷发现、经李四光部长鉴定为“冰川擦痕”，为了避让“冰川擦痕”，渠线向山坡外侧位移，长250米，称“绕山渠道”。

模式口电站以下渠道，位于砂砾石中，地下水位较低。为防止渗漏，自模式口电站至双槐树村，全线采用粘土衬砌。这一渠段，经过四个跌水，渠底下降，地下水可渗入渠内，衬砌乃中止于双槐树跌水。

渠道至双槐树村后，与南旱河故道合并，增加了南旱河入渠洪水，以下渠道的设计流量由30立方米每秒增至75立方米每秒。

渠首工程于1956年 1月18日开工。为便于导流，分两期施工。第一期工程，包括拦河闸左侧12孔、进水闸和左岸翼墙及护坡，利用右侧河床开挖引河导流；第二期工程，包括拦河闸右侧5孔、城龙渠管道和右岸翼墙及护坡。

渠首土建工程于1956年12月16日基本完成，共浇筑混凝土和钢筋混凝土5万立方米，砌石3.3万立方米，挖土26万立方米，回填土8万立方米。

拦河闸和进水闸的启闭机由北京矿业学院设计，闸门由丰台桥梁厂制造，启闭机由市第三工业局加工制造，由淮河水利委员会安装队安装。

施工中，8月3日永定河出现较大洪水。当时，第一期工程土建部分已基本完成，二期工程正在施工。为保护二期工程不受洪水影响，决定用拦河闸左侧9孔泄洪。后来，拦河闸上游水位逐渐上升，又遇5～6级大风，闸下游围堰被冲垮。经过紧张抢救，保住西边5孔闸基。事后，据水文站施测资料，此次洪水，三家店最大洪峰流量达2590立方米每秒。

渠道工程于1956年1月16日开工，6月底前竣工，共完成土石方300万立方米，各种水工建筑物如渡槽、跌水、倒虹吸、桥涵等72座。在施工过程中，中国人民解放军驻京部队积极参加义务劳动，并在玉渊潭南岸洼地开挖一条狭长湖泊，4月底完成，命名为“八一湖”，以资纪念。

刘娘府至双槐树村之间渠道，采用粘土衬砌作为渠道防渗措施。施工中放缓边坡并挖成阶梯形，从而解决了边坡碾压问题，保证了工程质量。

引水渠道于玉渊潭南设有临时性木、石结构跌水一座，因结构简易，防渗处理不好，8月5日大雨，上游水位壅高，6日晨5时，围堰漫顶溃决，9时跌水被冲毁，难以修复，后在原址修建玉渊潭试验电站。

隧洞工程于1956年1月开工。隧洞长708米，施工时由两端掘进，开挖时采用下导洞方式。

1956年2月份，洞内接近出口处连续发生塌方，5月30日突然发生大塌方事故，将钢支撑全部压垮，死一人。塌方量达8000立方米，洞口被堵18米。经检查，此段洞顶至地表20米，全部为碎石充填，地表也塌陷1.7米。为处理塌方，耗用了七个月时间，打乱了原施工进度计划，推迟了全线通水时间。

1957年4月24日，永定河引水工程全部建成，正式引水。全部工程实际工期为一年零三个月。施工高峰期，参加施工人员达3万余人，其中：北京市民工10000多人，城区工人和市民10400人，河北省民工7000人，各机关单位工人2900人，施工干部1473人（其中技术干部283人）。全部工程共完成土石方410万立方米，混凝土7.8万立方米。总投资2612.5万元，其中：渠首部分843.6万元，隧洞部分381.1万元。

为适应工农业用水量日益增长的需要和合理利用渠道水能，引水工程建成后至1980年的23年间，先后进行了一些增建、扩建和改建项目。

修建石景山电厂引、退水支渠。支渠引水口设于五里坨铁路倒虹吸上游右岸，沿丰沙铁路绕过鬼子山至电厂，用作贯流冷却水后，经退水渠至模式口电站下游入引水干渠，总长6公里，引水流量10立方米每秒。1959年建成。

修建两座梯级电站。一座位于玉渊潭南渠道上，装机两台，共1300千瓦。此电站系在1956年8月5日被冲垮的临时跌水位置上修建的，由北京水利水电勘测设计院设计，水电总局施工，1959年建成。水利水电科学研究院为了试验研究，称电站为“玉渊潭试验电站”，并负责管理运用。

另一座电站称田村电站，建于田村4号跌水处，安装贯流式机组两台，各320千瓦，由市水利勘测设计处设计，永定河引水工程管理处负责组织建设和管理运用，1974年建成。建成后不久，因机组不能正常运转而停止使用。1980年更换了发电机，改造了水轮机，于1981年7月，方正式投产发电。

增建两座节制闸。一座称高井节制闸，为高井电厂供水而建，设在高井渡槽下游。闸分底孔和溢流堰孔两部分，右部为底孔，共3孔，宽2.5米，闸底高程99.0米；左部为溢流堰，堰高100.35米，堰底设有各宽2.64米的4孔闸门，1961年建成。另一座为二热节制闸，为北京第二热电厂供水而建，位于甘雨桥跌水上游，共3孔，孔宽8米。1978年1月建成。两闸均由北京电力设计院设计，分别由高井电厂与市政工程局组织施工。

局部改线。因修建丰沙铁路复线，1969年将永定河引水渠道东移，同时废除了铁路倒虹吸，新建铁路涵洞5孔，孔宽1.7米。涵洞上游石景山电厂（简称石电厂）增建闸门一座以控制水位，渠道线路也相应增长了280米。

增建农业灌渠分水闸。从1958～1968年的10年间，先后增建农业灌渠分水闸9处，计有麻峪东、麻峪西、黑石头、高井、环山渠、金顶街、西山、田村、永丰等分水闸。农业用水量最大可达8立方米每秒。

扩建上段渠道。为满足农业用水高峰时的水量要求，从1969年开始，将模式口隧洞以上渠段进行扩建，由市水利勘测设计处设计。扩建工程分两期进行，1971年完工。扩建后的输水能力达50立方米每秒。

扩建工程内容有：增加一条石电厂外2.3米×2.6米的暗渠，以解决渡槽倒虹吸和隧洞过水能力的不足，并将引水渠两岸土堤加高0.4～1.0米；公路倒虹吸翼墙加高0.75～1.0米；高井、马尾桥渡槽槽帮加高0.5～0.6米；加固高井渡槽，改造隧洞进口深挖段的排水出路；展宽老店跌水堰口；公路倒虹吸和铁路涵洞各增加1孔；部分渠道加做衬砌。此外，模式口以下的5座跌水翼墙都予加高。

修建高井电厂热水管线。为防止冬季渠道输水时结冰，影响向电厂供水，高井电厂自厂内向倒虹吸和石电引水闸口输送热水化冰。另外，电厂至三家店进水闸沿渠修建一条管道，曾准备向渠内和进水闸输送循环后的热水，但因以后修建了京西电厂，结冰问题得到缓解，同时输水动力也存在一定问题，故这条管线未曾使用。

城龙灌渠改建。自来水公司城子水厂，原自城龙灌渠取水，近年来由于城子地区人口不断增加，城子水厂亟需扩建。经市建委批准，在距城龙闸下游80米处，增建一座结合井。城子水厂引水管改自结合井中取水，管径扩大到1.2米。此工程由市政设计院设计，北京市第一水利工程处施工。1984年建成通水。

永定河引水渠主要为西郊石景山热电厂、首都钢铁公司和各大河湖公园以及城市生活用水提供水源。该渠已成为城市河湖水网的重要组成部分。沿途有法海寺、玉渊潭公园、西便门城墙遗址等名胜景点。

永引、京引两大引渠在为北京城市供水发挥了重大效益，除为工农业及城市河湖输水外，田村水厂和自来水九厂，均以官厅、密云两大水库为水源，全部或部分利用两大引渠输水，两大引渠所担负的重要任务。