由山东省大运河工程指挥部设计，
山东省交通厅工程大队第三工程队和微山县共同组成船闸修建指挥部组织施工。1959年11月开始修筑围埝、清基，1961年5月全部竣工。
船闸，全长279.3米。其中上闸首24.5米，下闸首24.8米，闸室长230米，净宽20米，高12米，最小水深5米，上闸首底高程28米，下闸首底高程26.5米。“人”字形钢闸门，输水廊道阀门为钢板平面直升式。
闸门启闭机起动能力为10吨，阀门启闭机
起动能力为5吨。船闸上、下游航道底宽60米，最小水深4米。航道内流速一般不超过1米/秒，横向流速一般不超过0.3米/秒。设计年通航能力2000万吨。闸上为公路桥，桥面宽6米，净宽20.4米，
钢筋混凝土桥面。
船闸按上级湖水位35.5米，下级湖水位31.5米，最大水级4米设计，设计上游防洪水位37.0米、下游36.8米。上、下闸首底板、廊道、闸墙均为250钢筋混凝土结构。
闸室墙身为浆砌块石连续拱，大型混凝土预制块镶面。公路桥通过上闸首，桥面宽6米，净跨20.4米，钢筋混凝土桥面，公路桥净空按20年一遇最高通航水位35.57米以上7米计算。
船闸上、下游航道，底宽60米，最小水深4米，边坡1:3。船闸工程共完成土方48万立方米，砌石2.8万立方米，混凝土及钢筋混凝土1.9万立方米。共用工日90.36万个。国家投资515万元。此后，1978年、1995年进行过两次大修。
微山一线船闸位于微山湖二级坝，是
京杭运河上的重要交通要道。自上世纪50年代建成以来，在水上交通运输方面发挥了巨大作用。由于设计年限到期和近几年过闸船只的快速增加，原有的微山一线船闸已不能满足通航能力，改建工程总投资1.11亿元，按二级船闸标准建设，包括老船闸的拆除、新船闸主体工程引航道工程等。
建成后将有效改善京杭运河济宁段的运输条件。微山一线船闸将于2013年年底竣工通航。届时，年通过能力将在原来4400万吨的基础上，提高一倍，突破8000万吨以上。这将充分发挥京杭运河湖西航道南北水运主通道的作用，促进区域经济的快速发展。
省交通厅增建的微山二线船闸已于2007年建成通航。此次改建的微山一线船闸相距微山二线船闸446米，投入使用后，微山船闸的整体通过能力将达到1.6亿吨，最大通过船舶吨位3000吨级。将成为京杭运河上规模最大、通过能力最强的船闸。