固进口矿石中转枢纽港的地位，2002年青岛港又进行了扩大矿石接卸能力的技改工程。工程总投资1.5亿元。技改内容为依托20万吨级矿石码头敷设预留皮带，增设一台卸船机，将10万吨级矿石码头延长140米，把两个矿石码头堆场相连接，拆除旧建筑，扩大堆场15万平方米，配套建设供电、控制、环保等设施。2002年10月17日，青岛港扩大矿石接卸能力工程正式竣工投产，使青岛港矿石接卸能力新增1000万吨，整个码头年通过能力达到3000万吨，接卸效率一举提升50%。前湾矿石专业码头建设化、实现了矿石接卸由劳动密集型向技术密集型生产方式的转变，现一座码头、139人替代了过去9个泊位、上千人作业。
2005年，在港口码头岸线没有增加的情况下，面对周边港口矿石码头建设风起云涌的严峻形势，矿石船压港的矛盾，集团坚定走强化管理，深入挖潜之路，再次投资5000万元，实施以“解放”20万吨矿石码头为目的“一号工程”。通过业务部、安技部、港机厂、维修中心、建港指挥部、通达公司、供电公司、信息中心和前港公司等部门、单位的共同努力，仅用4个月，到6月16日，集团加快矿石接卸效率技改工程全面竣工投产。该工程包括：20万矿、煤堆场连接KF2皮带机；10万矿皮带机提速；10万矿7、8股双向装车；斗轮卸船机的转移、改造；4台25吨门机；市提车辆数字化信息管理；32吨带斗门机变幅改造；20万矿9、10股装车线延长；20万矿堆料机等。20万吨级矿石码头扩能改造，“解放”20万吨级矿石码头配套工程，实现了一天接卸两条大矿船，使5年矿船压港问题通过挖潜得以解决。
前湾三期工程 青岛港前湾港区三期工程是青岛港建设北方国际航运中心的重点工程，该项目对缓解青岛港集装箱通过能力不足的现状，进
一步提高青岛港集装箱的集疏运能力，加快青岛市、山东省及腹地省、市的经济发展具有十分重要的战略意义。
前湾三期工程的前期准备工作始于1993年。1994年，完成预可行性研究报告。1996年5月，将预可研报告上报交通部审查。交通部于同年11月13日至15日，召开了前湾三期工程预可研审查会。1997年1月，交通部印发了预可研审查意见并报国家计委备案，审查意见认为青岛港是我国沿海主枢纽港，集装箱发展迅速，能力缺口较大，建设前湾三期工程是必要的。1997年5月8日，交通部和山东省联合向国家计委报送前湾三期工程项目建议书。1997年9月15日，国家环保总局批复了环境工程评估中心对前湾三期工程环境影响评价大纲的审查意见，作为开展环评工作的依据。2000年5月12日，交通部批复同意青岛港前湾三期工程劳动安全卫生评价报告。2000年3月20日至23日，中国国际工程咨询公司对前湾三期工程项目建议书进行了现场评估，同年11月8日，中国国际工程咨询公司将评估报告报送国家计委。
2002年9月21日，国家发展计划委员会批准了前湾三期工程项目建议书，确定了工程建设规模为7个大型集装箱专用泊位，年通过能力230万标准箱。按照“一次立项，分期实施”的原则，先行安排建设前四个集装箱泊位，后期建设三个泊位。
2003年6月6日，国家发展和改革委员会批准了本工程前四个泊位的可行性研究报告，同年8月11日，交通部批准了前四个泊位工程的初步设计和总概算。2005年9月6日，国家发展和改革委员会对前湾三期工程后三个泊位工程给予核准，同年10月18日，交通部批准了前湾三期工程后三个泊位工程的初步设计和总概算。
前湾港区三期工程位于胶州湾西南部黄岛前湾内，东接前湾二期工程突堤码头，西至镰湾河东岸。
前湾港区三期工程前四个泊位工程建设可接纳8—10万吨级集装箱船舶的专用泊位2个和可接纳5万吨级集装箱船舶的专用泊位2个，码头总长1480米，码头前沿底标高-16.0米至-17.5米,码头纵深1500米。设计年吞吐能力140万标准箱。该工程概算投资为309929.09万元。后三个泊位工程建成5万吨级集装箱泊位2个（水工结构按15万吨集装箱船靠泊设计）、3万吨级集装箱泊位1个，设计码头总长933.157米，设计吞吐量140万标准箱，配套建设相应的附属设施及工作船码头，概算投资为173153.98万元。
在全体建设者的共同努力下，青岛港前湾港区三期工程建设进展迅速，工程质量达到了国内领先水平。前四个泊位工程在青岛港自验的基础上，于2003年9月6日通过了由山东省交通厅组织的验收，并于2003年9月29日通过国家验收。后三个泊位工程于2005年11月24日通过了青岛市港航局组织的初步验收，2005年12月29日通过国家验收。
青岛港可停靠12000—15000标准箱超大型集装箱船舶的前湾三期工程全部建成投产，成为世界上岸线最长（2400米）、泊位最深（-17.5米）、桥吊技术参数最大（70吨/70米）、陆域纵深最宽（1.5公里）、装卸效率最高（单机每小时87.67自然箱、单船每小时480.05自然箱）的世界级集装箱大码头。由于前湾三期工程前四个泊位工程在设计、施工、科研等方面具有突出的创新性和较高的科技含量，在同类工程建设中具有领先水平，经济和社会效益显著，于2005年荣获国家土木工程领域最高荣誉奖项——詹天佑大奖。
陆域形成工程 前湾三期工程前四个泊位工程共形成陆域总面积355万平方米。陆域形成工程完成土石方总量1373.7万立方米，其中吹填880.6万立方米，回填493.1万立方米。后三个泊位的陆域沿前四个泊位向西顺延，完成土石方总量410.7万立方米，其中吹填220.7万立方米，回填190万立方米。前湾三期工程陆域总面积355万平方米。
堆场、道路工程 前湾三期工程前四个泊位工程建成集装箱堆场堆场面积72万平方米。堆场结构层包括35厘米厚二灰碎石和35厘米厚水泥稳定砂砾基层，其上铺设5厘米的中粗砂，面层为8厘米厚高强混凝土连锁块。堆场中布置轮胎吊钢筋混凝土跑道梁。建成港内道路14.9万平方米,道路面层为混凝土大板结构。后三个泊位工程建成集装箱堆场面积78万平方米。断面型式为8厘米厚C50混凝土联锁块，以下为5厘米厚中粗砂垫层、35厘米厚水泥稳定砂砾基层和35厘米厚石灰粉煤灰碎石垫层。堆场中布置轮胎吊跑道梁。建成港内道路8.9万平方米。堆场内部道路结构型式为30厘米厚混凝土大板。
泊位及港池疏浚 前湾港区三期前四个泊位工程共完成挖泥量2543.8万立方米,其中挖吹880.6万立方米,挖抛1663.2万立方米。完成港池炸岩91万立方米。后三个泊位工程共完成挖泥量1228万立方米，其中挖吹243万立方米，挖抛985万立方米。
泊位、港池、航道 前四个泊位长度1400米，形成泊位水域面积12.2万平方米，宽度1—2泊位为90米，3—4泊位为120米；码头前沿底标高1—2泊位为-16.00米，3泊位为-17.00米，4泊位为-17.5米。后三泊位长度1013.157米（含前四个泊位工程预留80米），宽度120米，形成泊位水域面积12.2万平方米，码头前沿底标高为-17.50米。
前四个泊位港池船舶回旋圆直径694米，形成港池水域面积84.9万平方米，船舶回旋水域底标高-15.0米。后三泊位港池船舶回旋圆直径694米，形成港池水域面积59.6万平方米，船舶回旋水域底标高-15.0米。
前湾港区三期工程航道分内、外航道两部分。内航道由本期工程的船舶回旋区至外航道，长度1700米，最窄处底宽280米，底高程-15.0米。外航道沿用前湾一、二期工程已建成的进港航道，长度1600米，底宽260米，底高程加深到-15.0米。进港航道之外即是胶州湾口的主槽，勿须开挖即有20米以上的水深。
水工工程
码头：前四个泊位码头工程于2000年12月开工，2003年8月竣工。建成码头长度1400米，顶面高程5.8米，为沉箱重力式结构。码头东端在前湾二期工程建设时已安放2个沉箱，总长40.12米。本期工程共新安放大型沉箱68个，其中20.0×15.0×18.5米的沉箱35个，20.0×16.0×19.0米的沉箱18个，20.0×16.0×19.5米的沉箱15个。码头共安装1500KN系船柱70个，1700H超高反力鼓型橡胶护舷70套，QU120岸桥钢轨2730米。前四个泊位工程在保证码头工程内在质量优良的基础上，进行了多项技术创新：在胸墙面层和轨间面层施工中加入聚丙烯烃纤维，有效地克服了面层细微龟裂的技术难题；胸墙面层接缝采用橡胶缝板，美观耐用，避免了木制缝板易腐烂脱落的现象；护轮坎、拖缆槽采用成型的钢板护面，外观效果美观，使用方便，并且不易损坏。
后三个泊位码头工程于2003年1月开工，2005年9月竣工。建成码头长度1013.157米，顶面高程5.80米。码头结构采用钢筋混凝土矩型沉箱，沉箱外型尺寸为：20.0×16.0×19.5米，自重3058吨，总数52个，