本處灌區位於台灣西北部，即桃園市境內桃園、中壢一帶，俗稱桃園台地，地勢自東南向西北傾斜與台灣海峽相界，由東南部高亢地勢，以百分之一坡度向西北沿海延伸，區內河流短促，雨水貯留時間甚短，可能引用之水源有限，一向為看天種植之常旱田地, 自然環境僅靠於台地傾斜起伏處鑿地築池，利用天然雨水貯存以供灌溉，因此當時台地上可耕地面積約有27,000公傾，而埤池占地卻廣達8,000餘公頃，尤其大小不一，數量達一萬餘處，可謂埤池星羅棋佈，處處可見，形成本地區之特色。然因受氣候雨量之影響，灌溉用水仍然不足，無法達到二期作之目標，如逢久旱，水源枯竭，稻禾枯萎，池底龜裂，農民苦不堪言，部分耕地因而轉種甘藷、茶樹，甚至任其荒蕪，地方農民殷切需求穩定水源之水利建設。

按照台灣農業氣候分區，本地區位處北部，屬于亞熱帶之濕熱氣候，全年均適宜作物生長，平均溫度為攝氏廿一度，夏季長而溫度高，平均達攝氏廿七．六度，冬季短而溫度略低，平均僅攝氏十五度。根據統計，平均年兩量達2,000公厘左右，雨量在季節分配上，夏季雖較冬季為多，但冬季並不過分乾旱，以本區水稻生長期即每年二月至十月，九個月期間可能利用之有效雨量率約達百分之二十以上。

區內耕地土壤粘質壤土所占土比例最高，約為39%，砂質壤土則占26%，輕粘土再次之約占18.6%，砂質粘壤土最少，僅占16.4%。

本處灌溉事業區域係由桃園大圳單獨一條圳路灌溉系統範圍，由於桃園大圳末端之光復圳及石門以下各圳同屬自大漢溪取水之水利灌溉系統，政府加以精簡整編結果民國45年合併大溪，湖口兩灌溉區域，又於民國59年將原「新海農田水利會」灌區面積5,176公頃全部劃併為本處管轄區，使本處事業區域擴張至今跨及桃園市、新北市、新竹縣，分佈於廿五個行政區之廣大轄區，灌溉面積增至34,568公頃。民國64年~71年實施健全方案時期灌溉面積共為31,056公頃。惟由於人口日漸增多，工商業發達，以及社會結構變遷等因素，都分灌區農田變更使用，使耕地日益減少，因此民國73年統計灌溉面積僅及28,241公頃，民國78年時為26,235公頃，民國84年為25,983公頃，民國106年時為 22,677公頃。

依地勢及灌溉系統分為四大部分如次：

桃園市桃園區、中壢區、大溪區、八德區、龜山區、蘆竹區、大園區、觀音區、新屋區、楊梅區等十行政區，灌溉面積21,348公頃，民國78年時為20,192公頃，民國84年時為20,032公頃。

桃園市新屋區及楊梅區，新竹縣湖口鄉及新豐鄉，灌溉面積3,834公頃，民國78年時為3,802公頃，民國84年時為3,801公頃。

桃園市大溪區及新北市鶯歌區，灌溉面積802公頃，民國78年時為611公頃，民國84年時為604公頃。

新北市三峽、樹林、土城、板橋、中和、永和、鶯歌、新店、三重、新莊、泰山、五股、蘆洲等多個行政區，灌溉面積2,239公頃，民國78年時為1,634公頃，民國84年時為1,546公頃。