โครงการชลประทานแม่กลองใหญ่เป็นส่วนหนึ่งของแผนพัฒนาลุ่มน้ำแม่กลอง ซึ่งเริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2507
โดยกรมชลประทานได้ก่อสร้าง เขื่อนวชิราลงกรณ (เดิมเรียกเขื่อนแม่กลอง) เพื่อทดน้ำจากแม่น้ำแม่กลองเข้าสู่ระบบคลองส่งน้ำทั้งสองฝั่ง
สำหรับสนับสนุนการเกษตรชลประทานในพื้นที่กว่า 2.6 ล้านไร่ ครอบคลุม 7 จังหวัด ได้แก่
กาญจนบุรี ราชบุรี สุพรรณบุรี นครปฐม เพชรบุรี สมุทรสาคร และสมุทรสงคราม
ทั้งนี้ โครงการยังมีบทบาทสำคัญในการจัดหาน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภค การบรรเทาอุทกภัย การประมง การคมนาคม การระบายน้ำ และการป้องกันการรุกล้ำของน้ำเค็ม