高梁川及び小田川の水は多岐にわたって利用されています。
高梁川の河口部は昭和時代に農業用地として埋め立てられた土地を工業用地として転用した土地が中心となって、岡山県内一の工業集積地である水島工業地帯を形成しています。高梁川はこの水島工業地帯を支える工業用水を供給しているほか、玉島、児島、笠岡の各地で工業用水を供給しています。
高梁川は古くから沿川平野部の農業用水として水田を潤し、妹尾兼康(せのおかねやす)が平安時代末期に現在の高梁川合同堰(湛井堰)付近に取水堰を築造した伝承が残されています。近世以降は下流干拓地のかんがい用水の取水元としてその重要度を高めていきました。農業用水の主な取水施設には、下流から潮止堰、笠井堰、高梁川合同堰(湛井堰)があり、岡山平野西部の大部分をかんがい区域としています。また、笠岡湾干拓用水・寄島(よりしま)用水等遠隔地へも送水しています。
水道用水は、倉敷市をはじめとする岡山県南部地域への人口の集積に対応し、小阪部川ダム等による供給が行われています。水道用水は、岡山県西部の倉敷市を始めとする9市3町が供給先となっており、一部は香川県島嶼部の直島町へも配水されています。