Để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ mới, ngày 21/1/1997, Chi cục Quản lý nước và công trình thủy lợi chính thức được thành lập, với nhiệm vụ tham mưu giúp Sở Nông nghiệp&PTNT thực hiện chức năng quản lý nhà nước về lĩnh vực thủy lợi và công tác phòng, chống lũ bão và giảm nhẹ thiên tai. Năm 2006, Chi cục Quản lý nước và công trình thủy lợi được đổi tên thành Chi cục Thủy lợi Sơn La, với 14 cán bộ, nhân viên kỹ sư thủy lợi.

Trong quá trình hình thành và phát triển, trải qua nhiều lần sáp nhập, chia tách và thay đổi tên gọi, đội ngũ cán bộ, nhân viên làm công tác thủy lợi của tỉnh luôn đoàn kết, vượt qua mọi khó khăn, gian khổ, hoàn thành nhiệm vụ được giao. Nhiều cán bộ, kỹ sư thủy lợi đã trở thành những cán bộ lãnh đạo của tỉnh, ngành và các chuyên gia, đóng góp vào sự nghiệp phát triển ngành thủy lợi Sơn La nói riêng và thủy lợi cả nước nói chung. Một số công trình thủy lợi tiêu biểu được đầu tư xây dựng như: hồ Tiền Phong, thủy lợi Nậm Chiên, hồ Chiềng Khoi, thủy lợi Phiêng Ma Lông, thủy điện Chiềng Ngàm, hồ Suối Hòm, đập dâng Nà Xá, hệ thống thủy nông Chờ Lồng... đến nay vẫn phát huy hiệu quả, đảm bảo năng lực thiết kế.

20 năm phát triển và trưởng thành, Chi cục Thủy lợi Sơn La đã tập trung làm tốt công tác tham mưu xây dựng quy hoạch thủy lợi; kiện toàn lại tổ chức bộ máy quản lý khai thác công trình thủy lợi cấp tỉnh, gồm: Thành lập Công ty TNHH nhà nước MTV quản lý khai thác các công trình thủy lợi; thành lập các tổ đội quản lý thủy nông trực thuộc xã, bản; từng bước xây dựng và hoàn thiện cơ chế, chính sách về quản lý phát triển thủy lợi để phát triển bền vững; ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào công tác quản lý tưới tiết kiệm nước; ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý điều hành của Chi cục; tập trung cho công tác đào tạo, bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ, chính trị cho cán bộ, công nhân viên trong cơ quan và từng bước kiện toàn đội ngũ cán bộ có trình độ, năng lực, đáp ứng nhiệm vụ được giao. Hiện nay, Chi cục có 14 cán bộ, trong đó 11 người có trình độ đại học thủy lợi và các chuyên ngành khác, cơ bản đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ. Đặc biệt, Chi bộ có 9 đảng viên luôn làm tốt vai trò lãnh đạo, chỉ đạo, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao. Tổ chức công đoàn, đoàn thanh niên hoạt động hiệu quả, thường xuyên phát động các phong trào thi đua yêu nước, xây dựng đơn vị vững mạnh.

Với sự nỗ lực phấn đấu không ngừng của những người làm công tác thủy lợi, đến nay toàn tỉnh đã xây dựng 2.661 hệ thống công trình thủy lợi, trong đó, có 105 hồ chứa nước vừa và nhỏ, 814 đập dâng nước xây kiên cố, 206 phai rọ thép bán kiên cố, còn lại trên 1.500 phai tạm. Đã kiên cố hóa 1.285 km kênh, bằng 44% chiều dài kênh hiện có; hệ thống thủy lợi đảm bảo tưới chủ động cho 29.000 ha lúa ruộng, trong đó 11.000 ha lúa chiêm xuân, 18.000 ha lúa mùa và tạo nguồn tưới ẩm cho gần 5.000 ha cây công nghiệp, cây ăn quả, rau màu; trên 1.100 công trình đạt chuẩn về tiêu chí thủy lợi trong xây dựng nông thôn mới. Nhiều công trình thủy lợi có quy mô lớn, kỹ thuật phức tạp và có tính mỹ thuật cao đã được đầu tư xây dựng, như: Hồ chứa nước suối Chiếu (Phù Yên), dung tích trên 4 triệu m3, chiều cao đập gần 40m, kết cấu bê tông cốt thép hình cung đầu tiên ở tỉnh ta; công trình thủy lợi hồ Lái Bay (Thuận Châu); hồ Huổi Vanh (Yên Châu); thủy lợi, thủy điện Suối Sập (Phù Yên) và một số công trình hồ chứa được cải tạo nâng cấp, như: hồ Suối Hòm, hồ Chiềng Khoi, hồ bản Muông, hồ bản Mòn; các công trình: kè suối Tấc, suối Nậm La, suối Muội... Đồng thời, Chi cục đã tập trung chỉ đạo và hướng dẫn phát triển khoa học công nghệ quản lý tưới tiết kiệm nước với mô hình tưới nhỏ giọt kết hợp bón phân, tưới tiết kiệm trong nhà lưới và tưới phun mưa với tổng diện tích gần 500 ha cây cà phê, chè, rau, hoa... phục vụ cho phát triển kinh tế của tỉnh và đời sống của nhân dân.

Cùng với đó, Chi cục luôn làm tốt công tác tham mưu xây dựng quy hoạch phòng, chống thiên tai, kiện toàn tổ chức bộ máy Ban Chỉ huy PCTT&TKCN từ tỉnh đến cơ sở; xây dựng quy chế hoạt động, phân công nhiệm cho các thành viên. Hằng năm, tổ chức tổng kết công tác phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn, rút ra các bài học kinh nghiệm trong xây dựng các phương án phòng chống lũ quét và sạt lở đất, các dạng thiên tai thường xuyên xảy ra trên địa bàn để cảnh báo cho nhân dân. Tham mưu cho tỉnh thành lập Quỹ phòng chống thiên tai và ban hành quy chế hoạt động của quỹ, tạo nguồn để xử lý các vấn đề khẩn cấp khi có sự cố thiên tai xảy ra. Tích cực phối hợp với các cơ quan thông tin đại chúng, chính quyền các cấp đẩy mạnh tuyên truyền công tác phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn, giúp nhân dân nâng cao nhận thức, khả năng phòng vệ trước thiên tai, giảm thấp nhất thiệt hại về người và tài sản khi có thiên tai xảy ra... Triển khai thực hiện tốt công tác khắc phục hậu quả khi có thiên tai xảy ra, bảo đảm ổn định sản xuất và đời sống cho nhân dân.

Để thực hiện thắng lợi mục tiêu theo Nghị quyết Đại hội Đảng bộ tỉnh lần thứ XIV, Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XII về nông nghiệp, nông dân và nông thôn, trước  nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế, xã hội đang tăng nhanh, nhất là nước phục vụ cho công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản, chăn nuôi... trong khi nguồn tài nguyên nước có hạn và đang bị suy giảm cả về số lượng lẫn chất lượng, Chi cục Thủy lợi Sơn La tập trung củng cố, kiện toàn, hoàn thiện bộ máy tổ chức quản lý, khai thác và bảo vệ các công trình thủy lợi thống nhất từ tỉnh đến cơ sở; nâng cao năng lực, hiệu quả công tác phòng chống thiên tai, tìm kiếm cứu nạn. Trong đó, tăng cường tập huấn, hướng dẫn cán bộ cơ sở về công tác duy tu, vận hành, bảo dưỡng công trình thủy lợi; liên kết với các trường đại học tổ chức đào tạo và đào tạo lại đội ngũ cán bộ làm công tác thủy lợi cơ sở; xây dựng và nhân rộng mô hình quản lý, khai thác tiết kiệm nước trên cơ sở ứng dụng các thành tựu về khoa học. Đầu tư xây dựng hệ thống thủy lợi đồng bộ bằng nhiều hình thức, nhiều nguồn vốn khác nhau để cải tạo, nâng cấp, sửa chữa các công trình hiện có; xây dựng mới các công trình cần thiết theo thứ tự ưu tiên và hiệu quả đầu tư về kinh tế, xã hội. Chú trọng đầu tư xây dựng các công trình phục vụ nhân dân vùng tái định cư Thủy điện Sơn La và các công trình ở các vùng khó khăn, hạn chế về nguồn nước; đầu tư xây dựng hệ thống công trình thủy lợi đảm bảo an toàn về kỹ thuật, phòng chống lũ...