输水管线工程是整个供水工程的关键性工程，管线采用单管敷设，途中无泵站，仅设若干排泥阀、排气阀，水流依靠自然落差输送。管线公称内径为2.2m，壁厚为16-18mm，材质为Q235-A，全长约为74.8Km（取水管线直径为2.8m，长度为600 余米）。途经密云、怀柔、顺义及朝阳等四个区县，沿途需穿过白河、怀河、小中河、温榆河、坝河等五条河流，且要穿过五处铁路，十五处公路（其中穿越国家及市属一级公路五处）。穿越河流地质、水情及环境状况各不相同，最大河流为温榆河，其穿越宽度为346.8m。