Trong cơ chế quản lý theo địa giới hành chính tỉnh thì vai trò chủ chốt trong quản lý tài nguyên nước tại các tỉnh là sở NN&PTNT của tỉnh. Sở NN&PTNT đặt dưới sự quản lý hành chính và quản lý của tỉnh nhưng lại liên quan đến Bộ NN&PTNT về mặt kỹ thuật trong quản lý tài nguyên nước. Sở NN&PTNT chịu trách nhiệm trước Uỷ ban Nhân dân tỉnh làm nhiệm vụ chỉ đạo thực hiện quản lý tài nguyên nước và giám sát một số cơ quan, doanh nghiệp có trách nhiệm quản lý tài nguyên nước trong tỉnh. Để thực hiện, trong sở có phòng thuỷ lợi và các cán bộ thuỷ lợi của phòng trực tiếp điều hành công tác thuỷ lợi trong tỉnh.
Tại các tỉnh có các cơ quan và doanh nghiệp trực thuộc Sở NN&PTNT trực tiếp làm công tác quy hoạch, khảo sát thiết kế và quản lý vận hành hệ thống tài nguyên nước bao gồm:
- Công ty Quản lý nước và CTTL là doanh nghiệp của tỉnh làm nhiệm vụ vận hành hệ thống cấp nước tưới, tiêu trong tỉnh cho tới điểm phân phối nước vào huyện. Tại các trạm này, quản lý hợp đồng giữa công ty và các hợp tác xã nông nghiệp hay với các xã về vấn đề cung cấp nước và trả tiền thuỷ lợi phí
- Công ty tư vấn xây dựng thuỷ lợi là doanh nghiệp của tỉnh làm nhiệm vụ khảo sát thiết kế và xây dựng các công trình khai thác và sử dụng nguồn nước trong tỉnh
Năm 2003 sau khi Bộ TNMT thành lập thì tại các tỉnh cũng xúc tiến thành lập Sở TNMT của tỉnh và trách nhiệm quản lý nước tại cấp tỉnh sẽ chuyển giao cho Sở TNMT mới này. Trong Sở TNMT sẽ có Chi cục quản lý nước là cơ quan hành chính sự nghiệp về quản lý tài nguyên nước trong tỉnh. Tương tự với tình trạng quản lý tài nguyên nước cấp trung ương, ở cấp tỉnh
Sở NN&PTNT cùng chia sẻ trách nhiệm với sở TN&MT dẫn đến những bất cập trong việc giải quyết các vấn đề về nước ở địa phương.