Dengan kapasitas tampung normal 561,2 juta m3, Bendungan Kedungombo berpotensi memberikan manfaat untuk mengairi daerah irigasi seluas 64.364 hektar yang mencakup Kabupaten Grobogan meliputi Daerah Irigasi (DI) Sidorejo (6.038 ha), DI Sidorejo Kiri/Lanang (1.900 Ha), DI Sedadi (16.055 ha), DI Klambu Kiri di Kabupaten Demak seluas 20.646 ha, DI Klambu Kanan di Kabupaten Pati seluas 10.354 ha, dan DI Klambu Wilalung di Kabupaten Kudus seluas 7.872 ha.
Sistem irigasi teknis dari Bendungan Kedungombo yang dirancang akan memanfaatkan aliran Sungai Serang dengan daerah tangkapan 614 km2 untuk memastikan suplai air yang optimal, sehingga dapat meningkatkan intensitas tanam dan hasil panen tiap tahun.
