号称“万里黄河第一坝”的三门峡水库，是新中国成立后治黄规划中确定的第一期重点项目。20世纪50年代初，中国政府专门邀请苏联派专家前来筹划并主持设计。苏联方面派来的是一位名叫伯克夫的技术工人，为了能在中国坐稳“老大哥”交椅，临行前，苏联政府特意为伯克夫破格搞了顶副教授、工程师的帽子戴上。
伯克夫副教授踏入中国后，经考查，提出了“黄河第一坝”修在上游的潼关最为合适。此方案一出笼，立即引起了参与考察的中国专家的质疑，据说清华大学水利系年轻教授张光斗等人与伯克夫进行了针锋相对的辩论。据张光斗说，不只是当地土质含沙量高不宜修筑大坝，更重要的是一旦在此地筑坝蓄水，汛期来临，整个关中平原将成泽国，会直接导致八百里秦川陆沉的悲剧。后来“老大哥”也感到在潼关筑坝的艰难与危害，遂决定弃潼关而转赴下游的三门峡修筑。
出于政治、经济的需要，1954年，由毛泽东批准修建三门峡大坝工程。邓子恢在怀仁堂向全国人大代表们宣布了中国政府的宏伟计划，并说：“我国人民从古以来就希望治好黄河和利用黄河。他们的理想只有到我们今天的时代，人民民主的毛泽东时代，才有可能实现。在三门峡水库完成之后，我们在座的各位代表和全国人民就可以去黄河下游看到几千年来人民所梦想的这一天——看到‘黄河清’了!”——自此，一句古老谚语“圣人出，黄河清”又在神州大地流行开来。
根据中国政府的要求，三门峡大坝工程由苏联的伯克夫主持设计，大坝代号“360”。在北京的一次论证会上，当时主持设计的苏联专家伯克夫与负责这一项目的中国各级官员以及绝大多数专家认为，通过绿化，黄河流域水土保持能很快生效，上游进入三门峡的泥沙能很快减少，因此可用三门峡的高坝大库全部拦蓄泥沙。大坝蓄水后，经过沉淀变清，然后用下泄清水来刷深黄河下游的河床，从而把黄河一劳永逸地变成地下河——这一思路导致了三门峡工程规划没有设计泄流排沙的孔洞(后设计，但在施工中又被封死)。在当时的政治环境下，参加论证的70位专家，绝大多数人对在三门峡建坝拦沙于上游，坝下不设排沙孔洞这一方案，或真心或违心或别有用心地表示拥护。据说黄万里在7天会期中，单枪匹马，舌战群儒，和苏联专家、中国专家展开激烈论战。按黄的说法：“三门峡大坝建成后，黄河潼关以上流域会被淤积，并不断向上游发展，到时候不但不能发电，还要淹掉大片土地；同时，黄万里对举国上下大喊大叫的‘圣人出，黄河清'的说法甚为不屑，认为“黄河清'只是一个虚幻的政治思想，在科学上是根本不可能实现的。而赞成这种说法的官员、专家，实际上出于政治投机而失去了起码的科学精神——黄河水流必然挟带一定泥沙的科学原理不能违背，即是从水库流出的清水，由于冲刷力要比挟带泥沙的浊水强大，将猛烈冲刷河床，必然使黄河大堤成片崩塌，清水也必将重新变成浊水”云云。
不久，黄万里在校内报纸《新清华》上，以小说的形式发表了《花丛小语》。文章批评北京新修的道路返浆，公共汽车停驶，要是在美国，市长早干不成了，等等。又从“文人多无骨”延伸到当年黄河三门峡工程的论证，其中一段说，“你看章×原来有他自己一套治理黄河的意见，等到三门峡计划一出来，他立刻敏捷地放弃己见，大大歌颂一番。并且附和着说‘圣人出而黄河清’从此下流河治”云云。
很快，清华校方把黄氏“大作”《小语》上报毛泽东，毛看后随即加上““什么话”按语在6月19日的《人民日报》上刊出。同时，毛泽东还针对黄的文章说：“有这么一些中国人，说美国一切都好，月亮也比中国的圆。”黄的文章立即成了反党、反苏、反社会主义的“铁证”，黄万里被打成“右派”，下放农场接受劳动改造。后来黄万里曾对人说：“我的右派帽子是毛主席‘钦定'的，逃也逃不了。”
1959年，毛泽东在庐山与批彭德怀时有“你彭德怀和黄万里一样脑后长着一块反骨”等语。
由于毛主席的这一“反骨”结论，年4月在清华大学讲台上的黄万里里在“右派”前又加了一个“大”字，成了“大右派”，帽子一戴就是22年半，直到1980年2月26日，才获得了“右派改正的决定”，成为清华大学最后一个摘帽的右派分子。
1957年4月13日，黄河三门峡水利枢纽工程正式开工。张光斗因为赞成修坝成了三门峡工程的中方技术负责人。
1961年，三门峡大坝建成，1962年2月第一台15万千瓦机组试运转，总投资9.42亿元人民币，对当时的新中国来说，可以说是倾全国之力。建成后的工程虽然给黄河下游防洪安澜和灌溉、发电等方面带来了一定经济效益，但在建造时由于没有考虑排沙这一关键性技术问题，泥沙淤积问题日益突显。据国家水电部资料显示，1960年工程蓄水，到1962年2月发电时，水库就淤积了15亿吨泥沙；到1964年11月，总计淤积泥沙50亿吨。越三年，库内淤塞泥沙达34亿立方米，几为设计库容的一半。而黄河回水，使潼关河床淤高了4.5米，迫使黄河最大支流——渭河水位上升，直接威胁中国西北的经济中心西安的安全。中国最富裕的关中平原，大片土地出现盐碱化和沼泽化，使得库区移民上上下下来回反复迁徙，十几万人弄得一贫如洗，疾病缠身，男女老少啼饥号寒，其凄苦悲惨之状，令见者为之泪下，曾代表国务院前往考察的高官大员面对惨况，亦禁不住说：“国家对不起你们。”据黄万里的长公子黄观鸿说：当时三门峡的败象日显，陕西泥沙日积，地方官忍无可忍，绕过周恩来径向毛泽东告状，毛泽东急了，说：“三门峡(大坝)不行就把它炸掉!”
为情势所迫，1964年，三门峡不得不进行第一次改建，强行用炸药在坝底炸开了“两洞四管”，以用于泄流排沙；1969年，又进行了第二次改建，耗资8000万元，再度在坝底
炸开了8个孔洞，进一步增大了泄流排沙的能力。尽管如此，依然留有巨大隐患。2003年8月，渭河一场洪灾，使建成40多年的三门峡水利枢纽工程再次成为社会各界争论的焦点。据陕西方面的水利专家说：“今年渭河的水并不大，只相当于渭河5年一遇的洪水。但今年形成的灾害比较大，相当于渭河50年一遇洪水的灾害(其中华县、华阴市遭受了自1556年以来500年最大的灾害，生活水平倒退了10年)，这场灾害使陕西全省有1080万亩农作物受灾，225万亩绝收，成灾人口515万人，直接经济损失达 82.9亿元。”(参见2004年02月22日《工人日报》)当年黄万里“黄河下游的洪水他年必将在上游出现”的预言再一次不幸言中。
据陕西省水利志的记载和近现代水利专家的考察，渭河在历史上并不是一条淤积严重的河流，从春秋战国时期到1960年的2500年间，河床淤积厚度仅为16米，平均每100年才淤积0.6米。自三门峡水库建成后淤积速度可谓一泻千里。据2003年10月22日潼关水文站所测数据，当天的潼关高程是 327.94米，而1960年只有323.40米，仅仅40多年时间竟比过去高出了4.5米，相当于历史上750年淤积量。因潼关高程居高不下，关中水患则永无穷尽。
这场洪灾之后，对三门峡水库的“异议”此起彼伏，持续不断。
