主要由水源(见
灌溉水源)、
水源工程、灌溉渠系、
田间工程、排水沟道、泄水闸（或站）（见
渠系建筑物）、容泄区等部分组成（见图）。各部分之间彼此联系，相互制约，组成统一的整体,并同相应的灌溉排水技术与农业措施结合,协同作用，促进农业高产稳产。 水源工程 按照不同的灌溉水源，如河川径流、地面径流、地下水和城市污水等修建的取水工程。在丘陵山区，为了汇集地面径流，可修建水库和塘堰蓄水（见
蓄水灌溉工程）；水源水位高于农田地面时，可修筑进水闸引水自流灌溉（见
引水灌溉工程）；水源水位低于农田地面时，可修建泵站（扬水站）进行
提水灌溉；为抽取地下水，可钻井提水灌溉（见
井灌）；在干旱地区，为引取地下潜流灌溉农田，可修筑
坎儿井等。
灌溉渠系 根据灌区地形条件、渠道设计流量和灌溉面积的大小，灌溉渠系一般分为干、支、斗、农、毛5 级渠道。地形复杂的大型灌区，还可设总干渠、分干渠、分支渠、分斗渠等多级渠道。较小的灌区也可少于5 级渠道。干渠主要起输水作用，即将由渠首取得的水量输送到各灌溉区域，也称输水渠道；支、斗级渠道将干渠输送来的水量分配给各需水单位，主要起配水作用，也称配水渠道；农（毛）渠是末级固定渠道。各级灌溉渠道的防渗与合理配套，对节约水量，提高
渠系水利用系数十分重要。渠系建筑物的作用是保证渠道安全穿越障碍，调控水位和水量，主要包括节制闸、分水闸、泄水闸、渡槽、跌水、陡坡、倒虹吸、桥梁、涵洞、量水建筑物等，渠系建筑物由于数量多、分布广，一般采用装配式、定型化的轻型结构，以节省材料，便于施工。
田间工程 一般指农（毛）渠及其控制范围内的临时田间灌排渠道、地下暗管系统、放水建筑物、田间道路、林带及土地平整工作等。根据不同的灌水方法，可筑成畦田、灌水沟、格田等形式，并有临时毛渠、输水垄沟等与它相通，把水送到田间土壤。为了节省土地并方便机械耕作，临时毛渠和输水垄沟等可用地下渠道或移动式管道代替。
排水沟道 一般应同灌溉渠系配套， 也可分为干、支、斗、 农、毛等5级，或总干沟、分干沟、分支沟等。主要作用是排除因降雨过多而形成的地面径流，或排除农田积水和表层土壤的多余水分，以降低地下水位，排除含盐地下水及灌区退水。对于主要排水沟道要防止坍塌、清淤除草、确保畅通。
容泄区 作用是承纳和宣泄排水系统的来水。一般指河流或湖泊。滨海地区也可以海洋作为容泄区，中国西北地区从内陆河引水的灌区，其容泄区常是低洼荒地。容泄区要有足够的输水能力和容量，平时应保持较低的水位，以便于自流排水。在地形、水位等条件不能自流排水时，则建立泵站进行抽排。
规划布置原则灌溉
排水系统规划布置应考虑以下几点：①在灌区
农业区划与农田水利区划的基础上进行，以适应农业灌溉用水和其他部门用水的需要；②充分利用水源,扩大灌溉面积,提高抗旱能力；③尽可能少占农田，并便于输水、配水及管理；④在综合利用水资源的基础上，进行技术论证，要求工程量小，投资少，而效益大；⑤灌溉系统与排水系统相配套，并尽可能做到渠灌和井灌相结合，尽可能实现自流灌溉及自流排水；⑥有利于水源养护和改善生态环境。
根据灌溉面积的大小，由灌溉排水系统组成的灌区可分为大、中、小型 3类。30万亩以上的灌区为大型灌区， 1万～30万亩之间的灌区为中型灌区，万亩以下的为小型灌区。据1986年统计，中国灌溉面积为 7亿余亩。
随着灌溉农业的发展，水资源日趋紧张。因此在规划、修建灌溉系统时，要求最大限度地节约水源，节省能源；在工程上,要求各级渠道的渗漏损失水量最小,凡有条件的地区多采用衬砌渠道；同时，要求用排水手段排除田间和土壤中多余水分，控制
地下水位埋深，实现灌溉、排水系统配套，提高灌溉排水效益。