一、農田生態環境效益
各種農田作物與其環境因素的組合構成了農田生態係統。該係統為人類提供了大量資源，是一種經過人類大量加工的非自然狀態的生態係統，也是最簡單且最容易遭受傷害的生態係統。蘇北地區是重要的糧棉油料產區，在淮河以南及淮河下遊地區以小麥、水稻為主，但農田水利設施不配套，又年久老化失修，因為缺水導致農作物產量不高。南水北調東線工程實施後，通過用水置換，將會增加農業灌溉用水，為蘇北地區提供充足水源，大大改善農業生態係統，增強抗禦幹旱災害的能力，有利於調整種植結構，提高蘇北地區農業產量；調水可減少汙灌，改汙水灌溉為清潔水灌溉，防止土壤中有毒物質的積累和作物的汙染，提高農作物的質量和產量。因此，調水對促進蘇北農業穩產、高產、健康發展，保障21世紀糧食安全，促進農業經濟騰飛有著重要意義。
二、森林生態效益
作為陸地上生態係統的主體，森林對調節氣候、淨化空氣、滋養水源、繁育動植物、維護生態具有重要作用，因此作為人類居住環境的屏障越來越受到重視。
南水北調工程一方麵提供充足的水源，使得森林生態係統可以得到有效的恢複和發展，另一方麵森林植被的有關特征又在不同程度上影響著水文循環和水質。森林生態效益主要體現在：有效地涵養水源，遏製水土流失，減輕對江河湖泊的淤積；有效阻滯粉塵；釋放氧氣，固定二氧化碳，減輕溫室效應；維持和豐富物種多樣性。此外，水分在經過森林生態係統內的傳輸和轉化過程之後，通過不同作用層的過濾、吸附、交換、吸收、降解等作用，水質會明顯改善。根據測算，南水北調東線工程可以在受水區增加的森林麵積為：第一、第二期工程32272.73～42500.00公頃；第三期工程69318.18～94375.75公頃。
三、城市生態效益
城市綠地生態是受人類活動幹預程度最深的生態係統之一，由於城市人口、經濟和社會活動密集，城市土地的建築覆蓋比率極高，城市綠地生態係統可在小地域範圍內的氣候調節、空氣淨化方麵做出顯著貢獻。南水北調東線工程調水後，可將沿線城市原有河湖窪地建成水域景觀和濕地係統，建設親水廣場、平台、棧橋，使人、水、景與建築群落融為一體，讓南江甘露滋潤北國都城。南水北調工程的水源水質好，增加供水區城市生活用水，改善衛生條件，有利於城市環境治理和綠化美化，促進城市化建設。城市自然水體所需水量也將得到有效恢複，維持足夠的城市綠地，能夠有效涵養水源、保持土壤、固氮釋氧、淨化空氣等，直接改善了城市生態係統用水，促進沿線城市走生態型、現代化發展的道路。
四、濕地生態環境效益
濕地是地球上具有多功能的獨特生態係統，是自然界最富生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生存環境。濕地不僅擁有豐富的生物資源，而且具有巨大的環境調節功能和環境效益。特別是在調節氣候、涵養水源、調蓄洪水、減災防災、淨化環境、保護生物多樣性等方麵具有重要的作用和生態功能價值。濕地生態係統的多重生態環境效益可以為人類提供一係列的生態係統服務，是發展經濟的巨大後備資源，被稱為“地球之腎”。
南水北調東線工程江蘇境內有洪澤湖、駱馬湖和南四湖等濕地生態係統。這些蓄水湖泊一經調水後，湖泊水位上升，湖泊麵積擴大，換水頻繁，可有效改善水生態環境；由於湖泊輸水水量穩定，可以補充當地的生態用水，大部分濕地可得到正常補給，避免了因枯水季節而導致部分湖底裸露致使部分水生動植物大量死亡的現象，同時也有利於遏製水土流失，改善並不斷恢複地表植被，降低大氣降塵量，保護濕地生態係統。