2001年，小浪底水庫建成並投入運用，為調水調沙的實施提供了必要的工程條件。2002年起，黃河防總連續3年成功進行了調水調沙實驗，時間分別為2002年7月4日到15日，2003年9月6日到18日，2004年6月19日到7月13日。手段從最初的小浪底和三門峽兩庫聯合調度擴展為小浪底、三門峽、陸渾、故縣4庫聯合調度，其後又增加了萬家寨水庫，形成了多目標的水沙調度方式。
實驗開始前，黃河主槽的過流能力已經從上世紀80年代的5000立方米每秒衰減到不足2000立方米每秒。第一次調水調沙實驗期間，由於主槽過流能力弱，部分灘區出現漫灘，沿黃群眾和地方政府頗有怨言。然而，通過3次調水調沙實驗後，黃河主槽過流能力大增，來水即淹的局面得以改觀，調水調沙的好處得到了普遍的認同與贊揚。
2005年，黃委正式宣布黃河調水調沙從實驗轉入應用，並作為治理黃河的常規措施固定下來。按照洪水資源化和水沙聯合調控的思路，先在滿足冬春黃河下游工農業用水與河口三角洲生態系統用水的前提下，通過各大水庫的精心調度，為實施調水調沙創造必要的蓄水條件。隨後在汛前相機通過科學調控萬家寨、三門峽、小浪底等水庫的泄流時間、下泄流量和對接水位，在小浪底水庫庫區塑造出異重流，實現高含沙水流排沙出庫，利用人造洪水將淤積在黃河河道和水庫中的泥沙盡量多地送往河口。
黃河連續6年的調水調沙，不僅有效調整了水庫淤積形態，延長了水庫使用壽命，而且使下游主槽的行洪能力得以恢復。2007年調水調沙期間，花園口站與利津站通過的最大流量分別為4290和3910立方米每秒，是近10年來整個黃河下游河道通過的最大洪峰流量。黃河口濕地由於得到了水沙資源的補給，以年均5萬畝的速度在增長，已瀕臨滅絕的黃河刀魚、海豬等珍稀水生動物大量重現黃河口。東方白鸛、丹頂鶴等多種國家級珍稀鳥類的出現，使三角洲鳥類增加到280多種，調水調沙也取得了顯著的生態效益。
黃河調水調沙的實踐表明，人造洪水完全有可能從實驗走向實用，成為常規的治河手段。我國長江等其他流域目前也正在積極探討，如何在滿足發展需求的同時，通過水庫調度運行方式的合理調整，使水庫大壩為修復流域生態環境及維持河流的健康作出應有的貢獻。
