Проект предполагался масштабный. Его разрабатывали с 1968 года 185 организаций, в том числе профильные министерства, проектно-изыскательские и научно-исследовательские институты. В 1976 году его окончательно утвердили. К тому времени уже ввели в эксплуатацию оросительно-обводнительный канал Иртыш — Караганда, который считают выполненной частью проекта для обеспечения водой Казахстана. Дальше предстояло построить каналы и системы, чтобы отвести части стока Иртыша, Оби, Тобола, Ишима, Северной Двины, Печоры и других рек в засушливые районы страны. В том числе, собирались направить воду вспять по Иртышу и Тургайскому прогибу к Амударье и Сырдарье. Авторы проекта рассчитывали, что за счёт перераспределения воды в засушливых регионах будет развиваться сельское хозяйство, а также приостановится обмеление Каспийского моря.
Против проекта выступили, подготовив отрицательные заключения, пять отделений Академии наук СССР. Группа академиков подписала подготовленное их коллегой, геологом Александром Яншиным, письмо в ЦК КПСС «О катастрофических последствиях переброски части стока северных рек». Генсек Михаил Горбачев инициировал создание комиссии по проблемам повышения эффективности мелиорации.
В 1986 году постановлением ЦК КПСС предписали прекратить проектные и подготовительные работы по переброске части стока северных рек в Волгу и сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан. Освободившиеся средства ЦК КПСС предписывал направить на мелиорацию земель в Нечерноземной зоне РСФСР и реконструкцию оросительных систем в бассейне Волги, а также продолжить изучать проблемы, связанные с региональным перераспределением водных ресурсов.