根據周恩來的指示，1969年6月，由河南省革委會主持，在三門峽召開了晉、陜、豫、魯四省會議。同年12月17日，水電部軍事管制委員會下發了《轉告國務院批準三門峽工程改建方案的意見》。當月，三門峽樞紐第二次改建工程開工。經過方案細節的爭論，1970年至1972年，相繼打開溢流壩1～8號原施工導流底孔；將電站1～5號發電機組的進水口底檻高程由300米下臥至287米，改為低水頭發電。1973年至1979年5臺機組相繼并網發電。

　　1986年后·擴大發電規模，問題再起

　　1977年，河南省電力工業局成立了三門峽水力發電廠。1983年經水電部批準正式建立了三門峽水利樞紐管理局，開始提出改革與經營的口號：“工程管理為基礎，電力生產為支柱，綜合經營大發展，企業才能邁大步。”

　　與此同時，管理局開始繼續實施泄流工程二期改建，相繼打開溢流壩9～10號原建的施工導流底孔，增設一門一機，門槽改建，6號、7號泄流排沙鋼管擴裝為發電機組。2000年前進一步打開11號、12號底孔，至此，12個導流底孔全部打開。改建工程至今尚未完全結束。而從1986年開始，潼關高程開始再次抬高。

　　2003～2004年·存廢之爭

　　2003年8月24日至10月5日，渭河流域發生了50多年來最為嚴重的洪災。有1080萬畝農作物受災，225萬畝農作物絕收。這次洪水造成了多處決口，數十人死亡，515萬人口受災，直接經濟損失達23億元。但是這次渭河洪峰僅相當于三五年一遇的洪水流量，因而，陜西省方面將這次水災的原因歸結為三門峽高水位運用導致潼關高程居高不下，渭河倒灌以至于“小水釀大災”。

　　為此，10月份，水利部組織在鄭州召開了“潼關高程控制及三門峽水庫運用方式專題調研會”。會上，水利部副部長索麗生說：“三門峽水庫建成后取得了很大效益，但這是以犧牲庫區和渭河流域的利益為代價的。渭河變成懸河，主要責任就是三門峽水庫。”

　　2004年2月4日，陜西省15名人大代表提案建議三門峽水庫停止蓄水。3月5日，在陜西的全國政協委員聯名向全國政協十屆二次會議提案，建議三門峽水庫立即停止蓄水發電，以徹底解決渭河水患。