Впервые проект переброски части стока Оби и Иртыша в бассейн Аральского моря был разработан выпускником Киевского университета Я. Г. Демченко в 1868 году. Первоначальный вариант проекта он предложил в своём сочинении «О климате России», когда учился в седьмом классе 1-й Киевской гимназии, а в 1871 году издал книгу «О наводнении Арало-Каспийской низменности для улучшения климата прилежащих стран» (второе издание которой вышло в 1900 году).
В 1948 году российский географ академик В. А. Обручев написал о такой возможности Сталину, но тот не уделил проекту особого внимания.
В 1950-х годах казахский академик Шафик Чокин вновь поднял этот вопрос. Разными институтами были разработаны несколько возможных схем переброски рек. В 1960-х годах расход воды на орошение в Казахстане и Узбекистане резко увеличился, в связи с чем по данному вопросу были проведены всесоюзные совещания в Ташкенте, Алма-Ате, Москве, Новосибирске.
В 1968 году пленум ЦК КПСС дал поручение Госплану, Академии наук СССР и другим организациям разработать план перераспределения стока рек. В «Основных направлениях развития естественных и общественных наук на 1971-1975 годы»[1] среди важнейших проблем географических исследований упомянуты:
«Межбассейновая переброска разных вод для водоснабжения и регулирования режимов Аральского и Каспийского морей» и
«Борьба со вторичным засолением, прогноз общего режима Аральского моря».
24 мая 1970 года принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 612 «О перспективах развития мелиорации земель, регулирования и перераспределения стока рек в 1971-1985 гг.» «В нём была объявлена первоочередная необходимость переброски 25 кубокилометров воды в год к 1985 г.»[2]
В 1968 году вступил в эксплуатацию оросительно-обводнительный канал Иртыш - Караганда, построенный по инициативе Казахского Научно-Исследовательского института энергетики. Этот канал можно рассматривать как выполненную часть проекта по обеспечению водой центрального Казахстана.
В 1976 году на XXV съезде КПСС был выбран конечный проект из четырёх предложенных и принято решение о начале работ по осуществлению проекта. В том же 1976 году Генеральным проектировщиком назначен Союзгипроводхоз, а обеспечение проектной деятельности включено в «Основные направления развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 гг.»
Для рассмотрения ТЭО «Территориальное перераспределение части свободного стока рек Оби и Иртыша» при Госплане СССР была создана Государственная экспертная комиссия АН СССР, ГКНТ при Совете Министров СССР и Госстроя СССР. Комиссия одобрила ТЭО Минводхоза СССР.
14 августа 1986 года на специальном заседании Политбюро ЦК КПСС было решено прекратить работы. В принятии такого решения сыграли роль и многочисленные публикации в перестроечной прессе, авторы которых высказывались против проекта и утверждали, что он катастрофичен с экологической точки зрения. Группа противников переброски - представителей столичной интеллигенции - организовала кампанию по доведению до сведения людей, принимавших ключевые решения (Президиум АН СССР, Совет Министров), фактов грубых ошибок, допущенных при разработке всей проектной документации Минводхоза. В частности, были подготовлены отрицательные экспертные заключения пяти отделений Академии Наук СССР. Группа академиков подписала подготовленное активным противником проекта акад. А. Л. Яншиным (по специальности - геологом) письмо в ЦК «О катастрофических последствиях переброски части стока северных рек». Академик Л. С. Понтрягин написал личное письмо М. С. Горбачёву с критикой проекта.