黄河上游的大型灌区，是中国设计灌溉面积最大的灌区。位于内蒙古自治区西部的巴彦淖尔市。

北依阴山山脉的狼山、乌拉山南麓洪积扇，南临黄河，东至包头市郊，西接乌兰布和沙漠。1949年有引黄干渠10条，灌溉面积约19.43万公顷。1961年后自黄河三盛公枢纽引水，分为保尔套勒盖、后套、三湖河3个灌域。作物有小麦、杂粮和向日葵等。灌区土地1.16万平方千米。设计灌溉面积73.7万公顷。1987年实灌面积48.37万公顷。河套灌区位于黄河上中游内蒙古段北岸的冲积平原，引黄控制面积1743万亩，，是亚洲最大的一首制灌区和全国三个特大型灌区之一，也是国家和自治区重要的商品粮、油生产基地。

1988年，河套灌区配套工程计划开始实施，配套面积达21.11万公顷。有灌渠991千米，排水沟渠791千米。

河套灌区地处我国干旱的西北高原，降雨量少、蒸发量大，属于没有引水灌溉便没有农业的地区，灌区年引黄水量约50亿立方米，占黄河过境水量的七分之一。

河套灌区远在秦汉时代即开始挖渠，唐贞观年间，在河套修建了大型渠道，有的渠可灌600公顷以上。清中叶后，开渠种植日盛,清末已建成八大干渠。中华民国时代，将灌区向东延伸至乌拉山前的三湖河地区。由于过去建设缺乏全盘规划，渠系紊乱，旱年水不进渠，汛期泛滥成灾。20世纪50年以来，修建了三盛公水利枢纽，健全排灌系统，又修筑了黄河防洪大堤,同时开展农田基本建设,营造防护林，扩大灌溉面积，形成草原化荒漠中的绿洲。

2019年9月4日，内蒙古河套灌区被列入世界灌溉工程遗产名录。

2019年12月5日，内蒙古河套灌区列入世界灌溉工程遗产名录揭碑仪式在内蒙古巴彦淖尔市举行。

内蒙古自治区粮、油基地。位于自治区西部，北靠阴山，南临黄河，西至乌兰布和沙漠，东至包头。东西长270公里,南北宽40～75公里，总面积105.33万余公顷。灌区地形平坦,西南高,东北低，海拔1007～1050米，坡度0.125～0.2‰。土壤以盐渍化浅色草甸土和盐土为主。灌区热量充足，全年日照3100～3200小时，10℃以上活动积温2700～3200℃,无霜期120～150天,年可一熟。作物种类很多，有小麦、甜菜、玉米、胡麻、葵花、糜子及瓜果、蔬菜等。但雨量稀少，年降水量仅130～250毫米,而年蒸发量达2000～2400毫米,湿润度0.1～0.2。黄河年均过境水量280亿立方米，水质较好,故这一地区利用黄河灌溉发展农业历史悠久。

1949年后， 进行了大规模的改造和新建。 1961年建成了三盛公拦河闸和总干渠引水枢纽工程， 并开挖了贯穿后套灌区东西长180公里的总干渠， 总干渠上建有4座分水枢纽， 分别为各大干渠调控水量。 总干渠首设计进水流量560米/秒， 运用限量480米/秒， 总引水量45亿立方米以上。 从1961年起， 到1981年止， 灌溉面积扩大了200万亩，平均每年增加10万亩。 总干渠下设干渠、 分干渠 (灌溉面积在5万亩以上)、 支渠(万亩以上)、 斗渠(2000亩以上)、农渠(400～500亩)、 毛渠(100亩)等六级渠系。共有干渠13条，分干渠40条， 支渠222条， 斗渠1056条、 农、 毛渠19375条， 各级渠道总长度16800余公里。

灌区排水系统多与灌水渠系相对应， 亦设七级沟道， 即总干沟、 干沟、 分干沟、 支沟、 斗、 农、 毛沟等七级。 现已建成总排沟1条， 干沟12条， 分干沟45条， 支沟137条， 斗、 农、 毛沟11275条。 总排干沟全长206公里， 是灌区排水、 渠道退水、山洪泄水唯一排入黄河的通道。 在总排干沟入乌梁素海处， 设扬水站1座， 设计流量30米/秒。 站的南侧设自流泄水闸1座，设计流量60米/秒。 平时扬水站抽排， 汛期泄水闸自流排水。 近几年排入乌梁素海的年水量在3亿立方米以上， 其中1985年排入水量为5.55亿立方米。 排水入乌梁素海滞蓄后经退水渠自流排入黄河， 退水渠全长24.7公里， 在渠首设有泄水闸，设计流量100米/秒。 退水渠泄水能力40米/秒， 远期扩建到100米/秒。 据近几年统计， 退水渠年排入黄河水量在1亿立方米以上， 1983年排入黄河水量3.31亿立方米。此外， 灌区现已建成各级排水沟扬水站31座， 总装机容量达8655千瓦， 建成排灌竖井1636眼， 控制井沟双排、 井渠双灌面积36万亩。 全灌区现已建成渠、 沟、路、 林四配套田108万亩。

实行专业与群众相结合的管理体制。 总干、 干、 分干渠、 沟由国家管理， 支渠、 沟以下工程由群众管理。 黄河三盛公枢纽工程设黄河工程管理局; 总干渠、 总排干分别设立总干、 总排干管理局; 干渠分别设一干、 解放闸、 永济、 义长、 乌拉特等5个管理局和45个管理所; 分干渠、沟共设立了169个管理段。 灌区内的88个乡， 现已全部建立了水利管理站， 负责本乡的灌排工程兴建和管理。 各支、 斗设有支斗渠委员会和支斗渠长， 各村配有专职管水员，并结合生产责任制， 建立联户包产组。

灌区农作物灌溉， 分夏灌、 秋灌和秋后灌三个阶段， 夏灌从5月上旬到6月底， 秋灌从9月初到9月中旬。 这两阶段的灌水都是作物生长期的灌溉。 秋后灌是作物收割后的储水灌溉， 每年从10月初开始至11月初结束。 作物生长期内灌水2～4次， 每次延续时间10～15天。 灌水最多的是甜菜、 春小麦， 需灌水3～4次。 储水灌溉净定额平均120米/亩， 作物生长期净灌溉定额230～285米/亩， 灌区渠系水利用系数为0.45。

灌区改建和扩建后，灌溉面积由1949年不到300万亩， 发展到700多万亩； 灌区产量由1949年3亿斤， 提高到1983年的12.6亿斤。 同时由原来不种葵花、 甜菜， 仅有少量胡麻基础上， 发展到1983年生产油料4亿斤，甜菜15亿斤，农业总产值达6.5亿多元，与1978年相比翻了一番。 但河套灌区长期以来， 由于灌水较多， 而排水工程相应没有跟上去， 土壤盐碱化日趋加重，严重影响灌区农牧业生产的迅速发展。 因此，加快灌区灌排工程建设配套、 提高灌溉用水效果， 灌区生产潜力将会得到充分发挥。