石门水库位于褒河谷口，水库因褒斜道石门隧洞而得名。水库于1969 年开工，1973年开始蓄水，1979年竣工，2001-2006年对大坝进行了除险加固，是一座以灌溉为主，兼顾发电、防洪、城市供水等综合利用的大型水利工程。

枢纽工程由拱坝，河床电站，东、西干渠渠首及反调节池等建筑物组成。水库大坝为混凝土双曲拱坝，坝高88米，最大底宽27.3米，顶宽5米，坝顶弧长254米，坝体中部开设6个泄洪大孔口。总库容1.098亿立方米，相应水位619.5米，有效库容0.607亿立方米。河床电站采用引水式，最大引水流量68.1立方米/秒。

渠系工程包括东、西、南三条干渠，总长87公里，设施灌溉面积51.5万亩，有效灌溉面积40.2万亩。东干渠系石门水库灌区主干渠，横穿汉中市北部丘陵地区，全长40.59公里，1969年11月施工建设，1976年建成；西干渠，1970年开建，1972年竣工，干渠长14.6公里；南干渠即原褒惠渠，渠首利用原滚水坝，截引石门电站尾水灌溉原褒惠渠灌区。1977～1978年，水电三局对原褒惠渠滚水坝进行了改建，在原坝顶安装橡胶坝袋，坝袋充水高2.5米，充水后坝高增加到7米，作为河床电站反调节池，形成有效容量38万立方米。其他引水工程和灌溉渠系仍利用原褒惠渠灌溉系统。

2014年6月，石门水库大坝被鉴定为“三类坝”，需要进行除险加固。2018年11月石门水库除险加固工程开工建设，主要包含大坝加高加固、改建排沙泄洪洞、大坝金属结构及机电设备更新改造、大坝安全监测系统改造、上坝道路改造等建设内容，大坝加高后高90.5米，除保证42.7万亩农田灌溉、发挥防洪保安的重要作用外，2021年10月开始为汉中城市供水的主要水源地。

石门灌区地处汉中盆地腹心，为陕西省最大的水稻灌区，承担着汉中市汉台、城固、勉县、汉中经济技术开发区4县（区）20个乡（镇）办事处232个行政村的农田灌溉任务，被汉中人民誉为“母亲库”“生命库”。