当时黄委会专门成立了三盛公水利枢纽工程设计小组并及时完成了枢纽工程的初步设计，即完成《黄河三盛公枢纽工程方案比较简要说明书》和《黄河三盛公灌溉工程引水枢纽扩大初步设计》。1958年，设计小组由郑州转来三盛公水利枢纽工程工地。临近施工之际，工程方案仍在随时改变，给施工带来很多困难。如三盛公一首制的引水枢纽工程规划，就对原规划进行了修改完善。其中提到北岸进水闸总干渠的渠线，除满足河套灌区输水外，还要经过包头，延长到萨拉齐，解决沿线全部黄河灌区的灌溉。

　　1958年，内蒙古黄河灌区工程局更名为内蒙古黄河三盛公工程局，并在包头市青山区成立，成立后在包头段总干渠进行施工。后来考虑到全部总干渠土方工程和沿渠建筑物工程量过大，在缺乏施工机械、单凭人工施工的情况下，短期完工确有困难，于是决定，总干渠下段在二闸以下暂缓施工，并把黄河三盛公工程局从包头市迁移至三盛公水利枢纽工程工地，集中精力专注于三盛公水利枢纽工程的施工。

　　1959年6月，黄河三盛公水利枢纽工程正式动工修建，与之配套的黄河北岸总干渠进水闸即二黄河进水闸同时兴建。黄河总干渠于1958年8月25日，由黄河三盛公工程局组织巴彦淖尔盟各旗县进行开挖。总干渠按一首制开挖，从三盛公水利枢纽工程开口引水，灌溉河套平原。1959年12月，伊克昭盟南岸总干渠开始施工，在三盛公水利枢纽工程的右侧建闸引水。

　　在枢纽工程施工当中，有人提出包头市昭君坟黄河主槽和两岸有适宜的建闸基础，施工简便可靠，建议变黄河灌区一首引水为二首引水，这样既能解决总干渠渠线太长、管理不便等困难，还可压缩引水总干渠和沿渠各建筑物的工程量。在争议不决的情况下，相关部门决定，三盛公水利枢纽工程和各渠进水闸工程仍按原方案施工，二闸以下总干渠工程暂不考虑。

　　在二闸建筑施工期间，水利部派来一位副总工程师到工地，研究总干渠规划问题。这位副总工程师建议，在可能的范围内，设法降低干渠水位。当时二闸正在施工，闸底板砼工程正在紧张的浇筑阶段，工地负责人经与工程局党委紧急协商，决定把二闸闸底板降低二十公分，使总干渠相应降低。施工技术人员遵照水利部副总工程师的意见绘制的草图，连同施工指示，由黄河工程局派人连夜送往工地。这些变动和决策，都从设想变成了现实，经运行的实践证明，对三盛公水利枢纽工程的建设都大有裨益。

　　1959年6月29日，三盛公水利枢纽工程开工不久，内蒙古党委召开三盛公水利枢纽工程会议，由王铎书记主持，会议议定：

　　黄河三盛公水利枢纽工程两年完工，于1961年“五一”国际劳动节放水。1959年计划完成枢纽进水闸的土建工程、筑堰土方工程和拦河坝部分基础开挖以及砂石料的储备工作，如条件可能，应争取加快施工进度。总干渠土方工程及三盛公枢纽大桥以上之库区围堤包给各有关盟市、旗县的任务，本着“农闲大干、农忙小干”的精神完成。

　　1959年下半年，根据施工任务的要求，枢纽工程共需工人五千五百人，除现有二千五百人外，如内蒙古劳动局、所劳力一时不能如数到齐，巴彦淖尔盟仍应多上一些人，以免影响施工进度。待劳动局的劳力调剂齐以后，巴彦淖尔盟多上的劳力还可抽回。带劳动力的干部由地方按百分之一点五派发领队，带队干部列入工程局编制。工人的口粮按每人每月四十八市斤（外有二斤机动粮）的标准执行。区外工人由国家供应，区内工人自己带够公社的供应标准，不足部分由国家按标准补助。运输器材、牲畜饲料方面，马匹每天不超过五市斤，牛每天不超过三市斤，牲畜饲料由巴彦淖尔盟就地解决。铁路运输由海勃湾车站附近引出的七百公尺义线，材料已解决。需呼铁局派人开展勘测设计定线、材料运输和铺轨工作。路基土石方施工，由工程局负责。从三盛公车站到枢纽工地，所需两千米铁轨问题由内蒙古水利厅、呼和浩特市铁路局以内蒙古党委的名义与铁道兵司令部联系解决。围堰工程方面，所需柳枝共计八百万市斤，巴彦淖尔盟已解决二百万市斤，尚缺六百万市斤，由伊克昭盟解决，要求在第三季度全部完成。

　　至此，三盛公水利枢纽工程施工规划的出炉，让河套人民千年的梦想得以实现，规划倾注了水利技术人员的心血和汗水，是他们智慧的结晶。

　　施工准备马不停蹄

　　三盛公水利枢纽工程施工人员按照内蒙古党委的要求，精心准备。首先进行施工的是黄河北岸总干渠进水闸，而后依次是沈乌干渠进水闸、南岸进水闸、拦河闸，最后是拦河土坝库区围堤、导流堤、下游防洪堤等土建工程。

　　1958年开始组织施工队伍布置场地，筹备施工物资及施工机具。黄河工程局当时编制七百八十一人，下设一、二、三大队。施工人员除北京水利勘测设计院和三门峡工程局调进一部分技术人员外，全由内蒙古水利厅和巴彦淖尔盟从各旗县抽调，万余名施工工人由当地招募而来。

　　枢纽工程总负责人李直马不停蹄地奔波于上海、北京、天津、大同和大兴安岭之间，联系协调解决施工用的轻轨、水泥、木材等物资材料。施工所需的沙石土料，来自本地区。