水利枢纽工程是以灌溉、发电为主的综合性水利工程。
坝址左岸一级台阶为腾格里沙漠边缘地带，地势较为平坦，可做为工程施工期主要布置场地。
沙坡头水利枢纽工程总库容0.26亿m3，装机容量120.3MW，总灌溉面积为87.7万亩，最大发电水头11.00m，枢纽电站保证出力51.0MW，装机多年平均发电量6.06亿kw.h。主要建筑物包括：南干渠首电站、泄洪闸、隔墩坝段、河床电站、北干渠首电站和土石副坝。坝顶高程1242.6m，坝顶长度867.65m，河床电站坝段坝顶宽度18.15m，河床电站最大坝高37.8m，泄洪闸坝段最大坝高28.4m。
本标段范围为：隔墩坝段以北，土石副坝以南的全部永久建筑物。包括隔墩坝、河床电站、北干渠首电站、安装场坝段、主副坝连接段和开关站等。
隔墩坝段位于河床电站与泄洪闸之间，隔墩坝段上、下游设纵向导墙将电站与泄洪闸分开。上游导墙顶高于泄洪闸底板3.00m顶宽1.50m，导墙顶高程1227m为潜墙。下游导墙顶部高程1237.30m，顶部宽2.00m。隔墩坝段为主厂房的一部分，在1238.50m高程布置有副安装场，下层布置有集水井、水泵房、空压机室等。隔墩坝段底宽23m，最大坝高37.8m。
河床电站坝段总长102.80m，顺水流方向长74.03m，设4个机组段，安装4台灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量29MW。电站建基高程为1204.8m~1211.30m。电站基底坐落在弱风化的泥岩上。主厂房宽24.5m，电站运行层高程1233.50m，尾水平台高程1238.50m。主厂房高24.44m。上游进口段设两道垂直拦污栅，孔口尺寸为2孔6.70×25.008m (宽×高) 和2孔6.70×25.551m (宽×高)；一道检修门，孔口尺寸为2孔6.70×26.151m (宽×高)。拦污栅和检修门均由坝顶2×1000kN双向门机起吊。尾水出口设事故门一道，事故门由尾水平台上2×1000kN单向门机起吊。坝踵设灌浆排水廊道，廊道底板高程为1206.80m，廊道尺寸为2.5m×3.5m(宽×高)。在1238.50m平台布置有主变场地，安装3台主变压器。
电站坝段共设置5个排沙孔，1#~4#排沙孔位于1#~4#电站坝段流道的左侧。1#排沙孔进、出口孔口尺寸分别为3.0m×4.0m (宽×高) 和3.0m×3.0m (宽×高)；2#~5#排沙孔进、出口孔口尺寸分别为2.5m×3.5m (宽×高) 和2.5m×2.5m (宽×高)。排沙孔进口底板高程为1212.00m；出口底板高程为1221.25m。进口设一道事故门、一道工作门，出口设一道检修门。
副厂房全长53.33m，宽度为14.04m，为4层框架建筑物。
主厂房北端设主安装间，副安装间在隔墩坝段，安装间高程为1238.50m，与场前区和尾水平台同高。
北干渠最大引水流量为55m3/s，渠首建有北干电站。电站安装1台直径为3.00m的灯泡贯流式机组，单机容量为3.1MW。电站进、出口流道底板高程分别为1222.68m和1224.74m，北干电站宽度为18.00m，顺水流长度为62.50m。
GIS开关站布置在左岸安装场下游东侧距副厂房15m处，地面高程为1238.50m，与厂前区同高。站室面积为10.8m×36.00m，开关站为钢筋混凝土单层框架结构。
枢纽左岸上游桩号坝0+000~坝0-50.00m采用钢筋混凝土贴坡式护岸，坡度为1:2.0。从桩号坝0-50.00~坝0-80.00为浆砌石护岸，左岸下游桩号坝0+139.86~导流明渠右导墙为浆砌石护岸，坡度为1:2.0。上游护岸高程为1241.50m，下游护岸高程为1238.50m。
消防供水高位水池修建在右岸山顶，高程约1295.00m。