Hiện nay toàn tỉnh có trên 1.200 công trình thủy lợi lớn, nhỏ. Trong đó có 413 hồ chứa nước, 409 đập dâng kiên cố, 109 công trình phai đập, 283 công trình trạm bơm tưới. UBND tỉnh đã phân cấp, giao cho Công ty TNHH Một thành viên Khai thác thủy lợi quản lý 74 công trình thủy lợi, bao gồm 36 hồ chứa, 33 đập dâng, 4 trạm bơm tưới và 1 trạm bơm tiêu úng; còn lại là do các địa phương quản lý.
Hầu hết các hồ chứa nước đều được xây dựng từ năm 1960-1980 của thế kỷ trước. Sau 40 năm vận hành khai thác, đã có trên 30 công trình hồ, đập lớn được sửa chữa nâng cấp song một số hồ chứa, đập dâng, kênh mương chưa được đầu tư kinh phí để duy tu sửa chữa (đặc biệt là các công trình hồ đập vừa và nhỏ). Cùng với Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi, Thái Nguyên đã triển khai kịp thời chính sách thủy lợi phí, tạo điều kiện cho các địa phương phát huy tối đa hiệu quả của các công trình sau đầu tư. Hiệu quả rõ nét của chính sách này là các địa phương đã tăng diện tích tưới chủ động, góp phần chuyển dịch cơ cấu cây trồng, vật nuôi. Diện tích lúa và hoa màu được đảm bảo tưới từ công trình thủy lợi không ngừng tăng, từ 83.000ha năm 2010 lên 94.100ha năm 2014. Hệ thống đê điều, hồ đập lớn được đầu tư đảm bảo an toàn chống lũ. Tổng kinh phí thực hiện hỗ trợ thủy lợi phí giai đoạn 2011-2014 là 276,7 tỷ đồng.
Mặc dù đã được quan tâm đầu tư song công tác phát triển thủy lợi chưa thực sự gắn với từng vùng, từng địa phương, từng cây trồng, vật nuôi và gắn với phát triển thủy sản. Công tác phối hợp giữa các ngành, các nguồn lực để tạo giá trị gia tăng, phát triển thủy lợi gắn với phát triển từng lĩnh vực sản xuất nông nghiệp như chuyển dịch cơ cấu cây trồng, vật nuôi còn hạn chế. Để nâng cao hiệu quả công tác thủy lợi phục vụ tốt cho sản xuất nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững, ngành Nông nghiệp đã đưa ra những giải pháp: Nâng cấp cơ sở hạ tầng thuỷ lợi nội đồng, đáp ứng các phương thức canh tác tốt để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, phát triển một nền nông nghiệp chủ động tưới, tiêu theo hướng hiện đại. Với mục tiêu đảm bảo tưới ổn định cho 95% diện tích lúa (đến năm 2020 là 41.000ha); vùng sản xuất lúa hàng hoá chất lượng cao tập trung dự kiến năm 2015 là 4.500ha và năm 2020 là 6.000ha; tưới hiệu quả cho 19.500ha chè, 20.000ha ngô, 17.000ha cây ăn quả; 15.000ha rau đậu… ngành Nông nghiệp sẽ ưu tiên đầu tư xây dựng công trình thủy lợi hỗ trợ phát triển vùng sản xuất hàng hoá tập trung, chuyên canh và tạo điều kiện thuận lợi cho đầu tư thâm canh. Cùng với đó là rà soát, củng cố, tổ chức hợp tác xã, thành lập trên cơ sở tự nguyện, hợp tác, bình đẳng, đồng sở hữu, tương trợ lẫn nhau giữa các thành viên hợp tác xã nhằm mang lại lợi ích cho thành viên; đồng thời, tổ chức quản lý thủy nông cơ sở gắn với xây dựng nông thôn mới. Phấn đấu đến năm 2017 có trên 50%, năm 2020 có trên 85% tổ chức thủy nông cơ sở hoạt động hiệu quả, bền vững trên cơ sở tự nguyện, hợp tác, bình đẳng và cùng có lợi.
Với hệ thống công ty quản lý khai thác công trình thủy lợi, tiếp tục đầu tư, nâng cấp hệ thống kênh mương, công trình trên kênh, trạm bơm để tăng tỷ lệ diện tích được cấp nước, khả năng tiêu thoát nước của hệ thống; ưu tiên hệ thống công trình thủy lợi khu vực thường gặp hạn hán như Định Hóa, Võ Nhai, Phú Lương. Áp dụng đồng bộ trên diện rộng các giải pháp tưới tiên tiến và tiết kiệm nước, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả, giảm thiểu rủi ro cho các loại cây trồng chủ lực có giá trị kinh tế cao như cây chè, cây ăn quả và các loại cây trồng cạn khác; khuyến khích phát triển công nghệ chế tạo để sản xuất, cung cấp dịch vụ cho tưới tiên tiến, tiết kiệm nước. Mục tiêu đảm bảo tưới ổn định cho 75% diện tích gieo trồng cây trồng cạn chủ lực, ưu tiên tập trung đầu tư công trình tạo nguồn nước (hồ, ao, đập nhỏ có dung tích dưới 100.000m3), hệ thống tưới tiết kiệm và công nghệ phù hợp cho những vùng cây trồng cạn tập trung có hiệu quả kinh tế cao, vùng nguyên liệu của các cơ sở công nghiệp chế biến, vùng cây đặc sản có ưu thế cạnh tranh trên thị trường trong nước và thế giới. Nghiên cứu đầu tư xây mới, sửa chữa nâng cấp các công trình thủy lợi nhỏ (ao, đập dâng) có dung tích dưới 10.000m3, nguồn vốn đầu tư ít, kết hợp Nhà nước đầu tư công trình đầu mối và hộ hưởng lợi đầu tư hệ thống tưới đến hộ gia đình để ứng dụng tưới tiết kiệm cho cây trồng cạn.