西安解放后，自来水工程的筹建工作随即展开，工程计划和概算于1951年5月呈报西北财经委员会，当时工程主要内容包括将民国时期所建自来水厂三眼深井、蓄水池、办公室、员工宿舍及化验室等设施重新修葺；将原来建的半截子水塔、出水间等建筑继续完成；向石景山钢铁厂订购铸铁管道，在城内铺设配水管网12公里，达到每天供水能力70万加仑（3182.2立方米），预算控制数为124亿元（旧人民币）。
1951年7月，西北财委拨付资金71亿元（旧人民币），后因石景山铸铁管实际价格比原计划低，就将管网扩充为18公里，后又按照西北财委指示增加了东大街、西大街管道12公里，连同保障电源等设备编成171亿元（旧人民币）总预算。
1951年8月，西安市自来水工程重建工作正式开始。
1952年初、高24米，水柜容量为250立方米，四梁八柱的全市建成最早容积最大的城市供水水塔建成竣工。
1951年9月初，先对原凿的三眼深井进行了试修，经吹水，确定井管已堵，锈蚀严重，无法修复。11月底决定另凿三眼深井，分别由上海凡华公司、天津天泉公司承包，翌年8月钻成出水。在钻井过程中发现水中含有硫化氢味，乃增建曝气池、沉砂快滤池等水处理设施。
同年8月厂内土建工程同时开工，配套完成原未完工的水塔、蓄水池、泵房等工程，由上海新生联合营造厂承包。同时还在城内主要街道埋设管网30公里。这些工程项目均已于1952年9月底前全部完成，达到国庆节投产营运的目标。
刚建厂时技术人员和熟练工人缺乏，就从上海招聘了十几位技术人员，又组织培训西安本地招收的学工二十余名，自行安装机电设备和管道工程，在非常困难的条件下，全体员工艰苦奋斗的顽强精神，齐心协力日夜奋战，仅用了十四个月就完成了民国时期十四年都没有完成的事情。在西安饮水史上创造了流传至今的"十四年与十四个月对比”的佳话。
1952年9月，经西北军事委员会核准，决定1952年10月1日，中华人民共和国建国三周年纪念日正式通水营业。
1952年9月26日，在《西安经济快报》上刊登了西安市自来水厂营业《通告》，公布水价为每立方米2200元（旧人民币），水站售水以每半担（5加仑）为单位，售价50元（旧人民币）。
1952年10月1日国庆节，是西安供水史上值得永远铭记的日子。这天，西安城市供水的第一座水厂宣告建成投产，正式向市民供应自来水。是日上午城内骡马市、东二道巷、尚俭路三个集体售水站和新安市场集体用户同时放水，群众自发地在水站敲锣打鼓热烈欢庆。从此，西安人民开始摆脱几百年来用辘轳绞水、用人力车拉水的落后取水方式，西安也正式步入现代城市的行列。