桃林口水库工程监测分为内部监测和外部监测两部分。其中内部监测有应力应变、温度、扬压、裂缝等项目；外部监测有变形、渗水、绕坝渗流等项目。内部监测各项目采取埋设于大坝内的内观仪器如应变计、温度计、扬压力计、测（裂）缝计等进行观测。外部监测项目中变形采用引张线、垂线、沉陷测点、视准线进行坝顶、坝体、坝基等部位的垂直、水平位移观测；渗水采用量水堰和坝体排水管进行观测；两岸山体绕坝渗流采用测压管进行观测。

水库投入运行以来，严格按照规范规程对各项目进行常规监测，积累了大量真实可靠的观测资料并及时整理整编建档保存，为大坝科学管理提供了确实保障。在完成常规监测工作之余，紧紧围绕工程管理开展了一系列工作。2003年根据局统一部署完成了大坝安全监测各项规章制度、规程的编写及刊印工作；1999年、2003年、2005年先后对大坝安全监测资料进行深入细致地分析，编写了《桃林口水库大坝安全监测试运行报告》、《桃林口水库大坝安全监测分析报告》（1998--2002）、（2002-2004）；2006年初配合水利部河北水利水电勘测设计研究院完成了大坝安全鉴定相关报告《桃林口水库大坝运行自查报告》、《桃林口水库大坝运行现场检查报告》、《桃林口水库大坝安全监测分析报告》等的编写工作。

水库在2005年 8月份以前长期处于低水头运行状态，最高水位仅为129.36米。 8 月份以后水库水位开始大幅度抬升，迎来了运行以来前所未有的高水位，到2006年3月14日，水库达历史最高水位137.47米。现有观测资料分析结果表明，水库大坝经受住了近 9个月的高水位考验，各监测项目未见异常，大坝目前工作状态正常。