中国古人很早就对水的特性有了深刻认识，开始兴修水利。

管仲把水分为干流、支流、季节河、人工河和湖泊沼泽五类，认为要根据不同水源特点，因地制宜，采取相应的措施，兴利除害，使水能够为灌溉和航运服务。要引水灌溉高处的农田，需要在水流的上游修建堰坝等阻挡水的建筑物，为引水创造条件。当渠道通过难以避免的道路、小河和沟谷的时候，还需要修建多种形式的建筑物，这样，水就可以沿着渠道，顺着地形，向远处的农田流去。

郑国渠是在秦国发动统一战争的过程中，于秦始皇元年（前246）由水利工程师郑国主持兴建的。郑国渠全长三百多里，连接了西边的泾河与东边的洛河，用了十多年时间才完工。泾水含泥沙多，既能提供作物所需的水分，同时它带来淤泥又能供给作物所需要的肥分。郑国渠灌溉农田四万顷，每亩产量高达“一钟”，约合现在的亩产250斤。于是，关中土地成为肥沃的良田，为秦国提供了更多的粮食，从而使秦国更加富强。

郑国渠修成后一百多年，由西汉时期的水利专家白公主持修建了另一条引泾水的灌溉工程，叫白渠。因为灌溉区域和郑国渠相连，后人合称郑白渠。白渠的灌溉面积大约为郑国渠的十分之一，但是因为它的河段上下河底的高度差别大于郑国渠，所以流水通畅，灌溉方便，不容易淤塞。老百姓用歌谣来歌颂郑白二渠，“举臿为云，决渠为雨，泾水一石，其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍，衣食京师，亿万之口”，引水灌溉，引泥沙肥田，让灌溉区富饶安定的景象。此后，在水利灌溉中水沙利用的传统深入人心，历久不衰。

汉代还修建了引渭水、洛水的灌区，灌溉面积从几万亩到几十万亩不等。为了保证西汉首都长安的物资供应，修建了一条长150多公里的人工运河，连通了长安和黄河干流。这条运河既具有航运功能，而且灌溉了渭河南岸的大片农田。由于灌溉的发展，秦汉时期关中平原的经济地位不断提升。著名历史学家司马迁曾说，关中地区的土地面积只有天下的三分之一，人口也不过是十分之三，然而它的富庶，却占了全天下的十分之六。

历代都重视水利工程的建设和管理，并设专门机构。中央和地方政府一般都设有专门的水利机构，负责水利工程的建设和管理。唐代关中平原地区的重要灌溉工程，都设立专人看守，控制水量分配，并经常对灌溉工程进行检查巡视，如果有损坏随时督促修理。