塔里木河流域管理局成立时为全额拨款
副厅级事业单位，自治区编委于2001年4月16日以新机编字[2001]17号文下发了“关于新疆维吾尔自治区塔里木河流域管理局升格的批复”，将塔里木河流域管理局由副厅级升格为全额拨款
正厅级事业单位。
下坂地水利枢纽工程建设管理局、塔里木河流域巴音郭楞管理局、塔里木河流域阿克苏管理局、塔里木河流域喀什管理局、塔里木河流域和田管理局、塔里木河流域干流管理局、塔里木河流域希尼尔水库管理局、塔里木河流域工程建设处、信息中心、驻乌鲁木齐办事处、驻北京办事处、水政监察分队、机关服务中心。
办公室、组织宣传处、计划财务处、规划生态保护管理处、水政水资源处、工程建设管理处。塔里木河流域管理局编制194名，局领导职数6名，处级领导职数32名。现有局领导7名（含挂职副局长1名）。
宣传、贯彻执行《新疆维吾尔自治区塔里木河流域水资源管理条例》等水法律法规；参与编制
流域综合规划和专业规划，负责组织协调流域内水资源的调查评价和科学考察，制定水的中长期供求计划和水量分配方案；负责在塔里木河干流河道管理范围内组织实施
取水许可制度，征收水资源费、水土流失防治费、水土保持设施补偿费等；负责塔里木河干流区河道及源流区重要河段河道的规划、整治、建设和保护；负责塔里木河干流及直属工程的防洪抗旱的调度工作；负责流域综合治理与开发，组织建设、管理干流的河道水工程；负责预审流域内各源流扩建、改建、加固水工程、主要节水工程的规划设计和科研实验工作；负责流域内的计划用水、节约用水、灌溉管理工作；负责编制并实施干流
水土保持规划；负责干流和源流主要供水的水量、水质、水土流失监测与控制；负责制定包括源流和干流重要控制性分水工程在内的用水调度管理办法；汇总流域内各地、州水利年度投资计划，审查流域内水工程项目的建设，并报自治区水行政主管部门审批，批准后负责监督实施；负责向常委会呈交年度工作报告和规划、计划、项目、预算等方面的报告以及需由常委会决定的其他事项的报告，经执委会办公室审查后报常委会。
2001年，乘着国家西部大开发的东风，总投资107亿元的塔里木河流域近期综合治理项目作为西部大开发的重要标志性工程全面启动。塔里木河流域近期综合治理项目以生态建设和环境保护为根本，以水资源的合理配置、高效利用和有效保护为中心，通过灌区节水改造工程、地下水开发利用工程、平原水库改造工程、河道治理工程、干流生态建设工程、博斯腾湖输水系统工程、下坂地山区水库工程、流域水资源统一调度管理系统建设、前期工作和科学研究等九类规划项目，全面进行流域综合治理，以初步修复和改善塔河下游生态。 截止目前，塔河综合治理项目累计已完成326项单项工程、总投资83.51亿元的前期储备工作；累计完成投资33.30亿元建设任务，开工168个项目，完工93个；干流分水枢纽、堤防、生态闸等主体工程基本完工；塔河治理项目三大标志性工程博湖东泵站、恰拉水库改扩建工程、库河东岸输水总干渠工程已接近尾声；塔河项目中唯一一座大型山区控制性水库工程——下坂地水利枢纽已完成“四通一平”，可研报告已通过国家发改委批准开工建设。
与此同时，2000年至2004年，塔里木河流域管理局相继实施了六次向塔河下游绿色走廊应急输水工作，向塔河下游下泄生态水17.6亿m3，水头五次到达台特玛湖，使断流30年的塔里木河下游河道恢复了通水，下游生态环境得到初步改善，为工程治理赢得了宝贵的时间。 国家
西部大开发战略的全面推进、塔里木河流域近期综合治理的实施，给塔里木河流域管理局带来了千载难逢的历史机遇和挑战。塔里木河流域管理局将以科学的发展观为指导，抢抓机遇，加快发展，为创建新疆一流的流域管理机构而努力奋斗。