1955年·進入決策階段

　　1955年，國家計委與建委黨組聯名將《技經報告》呈報毛澤東等41位黨中央領導人。5月7日，中共中央政治局基本通過這一方案。7月中旬，國務院全體會議通過。7月18日，鄧子恢副總理代表國務院在第一屆全國人民代表大會第二次會議上作了《關于根治黃河水害和開發黃河水利的綜合規劃的報告》。7月30日，全國人大會議通過了《關于根治黃河水害和開發黃河水利的綜合規劃的決議》。柯洛略夫被任命為三門峽水利樞紐設計總工程師。

　　1957年～1958年·爭論又起

　　1957年初，三門峽水利樞紐初步設計審查會召開，有國內專家對前一年蘇聯列院設計的《三門峽水利樞紐工程初步設計要點報告》提出了激烈的不同意見。爭議主要圍繞兩個方面。其一是《初步設計》將水庫高程在《技經報告》階段的350米基礎上又提高到了360米，庫區淹沒農田由200萬畝增加到325萬畝，移民由58.4萬人增加到87萬人。淹沒地區大部分是關中沃野，陜西省反應強烈。其二是清華大學教授黃萬里和水力發電建設總局青年技術員溫善章于1956年6月，1956年12月和1957年3月先后向黃規會、水利部和國務院提出了低水位、少淹沒、多排沙的意見。黃萬里并建議切勿將底孔堵死，以備將來泄水排沙，其減緩淤積的作用。陜西省代表指出用遷移70～80萬人口的代價換來一個壽命只有50～70年的攔沙庫，群眾很難通過。

　　1957年～1962年·施工完成

　　爭議還在繼續的時候，1957年4月13日，三門峽工程已經正式開工。4月14的《人民日報》發表了《大家來支援三門峽啊！》社論。其間周恩來等黨和國家領導人多次到工地視察。1960年9月三門峽首次蓄水，到1961年4月大壩主體基本竣工，1962年2月第一臺15萬千瓦機組和110千伏開關站安裝完成并投入試運行。

　　1962～1968年·淤積和第一次改建

　　從1960年三門峽水庫首次使用，到1962年3月，一年半以來，水庫中已經淤積泥沙15.3億噸，遠遠超出預計。潼關高程抬高了4.4米，并在渭河河口形成攔門沙，渭河下游兩岸農田受淹沒和浸沒，土地鹽堿化。為此，1962年2月，水電部將原來的“蓄水攔沙”運用方式改為“滯洪排沙”，但由于泄水孔位置較高，泥沙仍有60%淤積在庫內，但潼關高程并未降低。而下泄的泥沙由于水量少，淤積到下游河床，周恩來指出：這樣下去，“淹了關中，也救不了下游”。為此，8月20日～9月1日，水電部召開座談會，進行改建論證。

　　1964年12月5日～18日，周恩來總理親自主持召開治黃會議。最后終于達成一致，確定在左岸增建兩條泄流排沙隧洞，改建5～8號四條原發電引水鋼管為泄流排沙管道，以加大泄流排沙能力，解決泥沙淤積的燃眉之急。在這次會議上，領導人說：“當時決定三門峽工程就急了點。頭腦熱的時候，總容易看到一面，忽略或不太重視另一面。”

　　1969～1979年·洪水與第二次改建

　　第一次改建后，樞紐的泄流規模增大了一倍，緩解了水庫的嚴重淤積，但仍有20%來沙淤在庫內。潼關以上庫區和渭河仍在淤積。尤其是1967年，黃河倒灌，渭河口8.8米長的河槽全被淤塞，1968年渭河在華縣一帶決口，造成大面積淹沒，關中平原仍然受到嚴重威脅。