黄河支流汾河上的大型灌区。集中在汾河流域及晋南高原台地和涑水流域。引汾河水灌溉开发历史悠久，汉武帝时已开渠引水，至清末、民国时已具规模。1954年重新编制规划，灌溉面积达1100万亩，90年代建成30万亩以上的有汾河水库灌区、文峪河灌区、汾西灌区、潇河灌区等。
灌区水利工程控制灌溉范围涉及
太原、晋中、吕梁3个市（地）的万柏林区、尖草坪区、晋源区、小店区、清徐县、祁县、平遥、介休市、交城县、文水县、汾阳市等共计11个县（市、区）的60个乡（镇）、522个自然村。灌区现有总人口115万人，其中农业人口107万人，农民人均纯收入1890元，农业人口人均占有耕地1.49亩。与此同时，汾河灌区还担负着向太原钢铁公司、太原第一热电厂等工业企业供水，向太原市汾河公园、迎泽公园、森林公园等生态用水供水，以及,兼顾汾河中游河道防洪等任务。
汾河水库是灌区主要水源。在太原一坝、清徐二坝、平遥三坝处引水，为自流引水式，渠首引水流量78.4立方米/秒，年总引水量3.5亿立方米，灌溉保证率50%，排水标准为10年一遇。设计灌溉面积997平方千米，实际灌溉面积977平方千米。建有干渠5条190.5千米；支渠20条233.5千米，斗渠306条938千米。据1956年～2000年水文系列统计，渠首以上多年平均径流量为7.13亿立方米，灌区可控制利用的水资源总量为4.33亿立方米。
根据灌区引水控制范围的不同，全灌区由4个相对独立的灌域组成，即一坝灌域，控制灌溉面积30.87万亩；二坝汾东灌域，控制灌溉面积31.545万亩；二坝汾西灌域，控制灌溉面积52.2万亩；三坝灌域，控制灌溉面积34.935万亩。
汾河灌区盐渍化土壤面积约10万亩，占灌区灌溉面积的6.7%，其中度盐化7.48万亩，占盐渍化土壤74.8%；中度～重度盐化2.52万亩，占盐渍化土壤的25.2%，盐渍化土壤主要集中在二坝和三坝控制的灌域内。