根据周恩来的指示，1969年6月，由河南省革委会主持，在三门峡召开了晋、陕、豫、鲁四省会议。同年12月17日，水电部军事管制委员会下发了《转告国务院批准三门峡工程改建方案的意见》。当月，三门峡枢纽第二次改建工程开工。经过方案细节的争论，1970年至1972年，相继打开溢流坝1～8号原施工导流底孔；将电站1～5号发电机组的进水口底槛高程由300米下卧至287米，改为低水头发电。1973年至1979年5台机组相继并网发电。

　　1986年后·扩大发电规模，问题再起

　　与此同时，管理局开始继续实施泄流工程二期改建，相继打开溢流坝9～10号原建的施工导流底孔，增设一门一机，门槽改建，6号、7号泄流排沙钢管扩装为发电机组。2000年前进一步打开11号、12号底孔，至此，12个导流底孔全部打开。改建工程至今尚未完全结束。而从1986年开始，潼关高程开始再次抬高。

　　2003年8月24日至10月5日，渭河流域发生了50多年来最为严重的洪灾。有1080万亩农作物受灾，225万亩农作物绝收。这次洪水造成了多处决口，数十人死亡，515万人口受灾，直接经济损失达23亿元。但是这次渭河洪峰仅相当于三五年一遇的洪水流量，因而，陕西省方面将这次水灾的原因归结为三门峡高水位运用导致潼关高程居高不下，渭河倒灌以至于“小水酿大灾”。

　　2004年2月4日，陕西省15名人大代表提案建议三门峡水库停止蓄水。3月5日，在陕西的全国政协委员联名向全国政协十届二次会议提案，建议三门峡水库立即停止蓄水发电，以彻底解决渭河水患。