斗門水庫所在地是歷史上著名的昆明池,其開鑿於2100多年前的西漢時期,集軍事訓練、城市供水、農業灌溉、生態景觀於一體,在唐末宋初時乾涸。規劃建設的斗門水庫將分內外兩湖,建成後總面積將達10.4平方公里,總庫容4600萬立方米。庫周總長14.76千米,相當於西安明城牆一周。
其中規劃面積3平方公里的南湖,由引漢濟渭輸配水工程南幹線的西南郊水廠分水,形成2400萬立方米的庫容,承擔調節引漢濟渭向西鹹新區灃東新城、灃西新城供水的任務,同時作為給西安市除黑河水庫外的備用水源地。規劃面積7平方公里的北湖則引自灃河洪水及城市雨洪,形成2200萬立方米的庫容,作為灃河的分洪蓄滯洪區,承擔防洪、水源地保護、景觀生態用水及保護古昆明池歷史遺存的任務。
2017年10月1日,斗門水庫一期工程(試驗段)修建基本完成並對外開放。斗門水庫試驗段工程屬北湖庫區的一部分,試驗段庫區面積0.53km2,水面面積0.47km2,由北湖試驗段庫區、圍壩、應急引水建築物等組成。主要圍繞探明土層結構、覆核驗證勘探資料和土料試驗成果,以及觀察水庫運行對地下水位變化和厙區周邊浸沒影響,覆核庫區防滲效果,探索庫壩區的生態防護等開展的。試驗段工程將會為斗門水庫的整體設計提供可靠的試驗成果,為總體工程順利施工提供有效的經驗。北湖二期工程正在建設中。