中国的封建都城每年都需要从国内产粮区调运大批的粮食，通过最经济的水路运抵，因此出现了“漕运”。元朝初年，为了彻底解决首都漕运的水源问题，元世祖忽必烈让水利学家郭守敬主持开凿了一条由大都直到通县的运河，后者踏遍了北京的山山水水，觉得利用卢沟河(永定河)的水源重新修整金口河是最简单的办法，1266年按计划完成了这一工程，但没过几年肆虐的河水便开始威胁两岸百姓，30年后不得不废弃掉这条河道。郭守敬又踏上寻找新水源的路途，当他来到昌平城东时，发现有一处汩汩作响的泉眼常年不断，这就是白浮泉，于是产生了一个新的治水想法。他将白浮泉水向西引到瓮山泊，也就是今天颐和园的昆明湖，又通过金代开凿的长河、高粱河，引水入城，注进积水潭。那时侯积水潭水面开阔，比今天的什刹海大得多。南方运粮的大船沿着京杭运河上行，一直能停泊到大都城内，皇城的北门外。此即通惠河的由来，
除了大大小小的河流，北京历来湖泊也是众多，莲花池、北海、昆明湖等湖泊早在金代就已经开发利用，此后经元、明、清各代修缮，更成为风景优美的皇家御园。建国初期，城区共有湖泊12处，总面积4百万平方米。
昆明湖是京西北部一座较大的人工湖泊，不仅作为通惠河的水源调节库，也是著名的风景区。明代以后更扩大为“好山园”、“西湖景”。后由于白浮引水工程的废弃，泉水减少，湖面积减少。清代乾隆年间，扩湖筑堤，形成北京西部的一座蓄水库。直到1957年永定河引水工程建成前，包括玉泉山水系在内的昆明湖始终是北京城区的唯一地表水源。什刹海古代是一大片水域，元代发展漕运将其作为停泊之用。明代扩城后，积水潭遂失去码头作用。至清代逐步发展成为三部分，西部仍称作积水潭，中部、南部因明代于北岸建有什刹海庙，故称什刹海。后来水面面积逐渐减少，稻田面积逐渐增加，环境有所恶化。北海和中海在古代又称为白莲潭，曾是一大片池沼水域。辽代在这一带水域开辟园林，金代在此建成大宁宫，元代则以这一水域为中心建设元大都城，北海成为只有宫廷内苑的太液池。明代将中海南部扩挖，形成北、中、南三海。由于明、清两代的精心营建，不仅使楼台殿阁交相辉映，还开挖了许多小溪、小池，成为皇家林苑。玉渊潭在古代为一片水乡，风景优美。金代开始拓为园林别墅，著名文人王郁在此隐居，筑台钓鱼，始称钓鱼台。园中水域修建水池，名玉渊潭。至清代为保京城不受西山洪水威胁，挖南旱河导洪水入玉渊潭，使玉渊潭成为西郊调节洪水的湖泊。乾隆皇帝又在湖东建养源斋行宫，重修钓鱼台，成为皇家的游乐场所。
