1. 灌溉系统雏形
在奴隶社会中，农业生产方式主要是井田制。位于井田上的灌排渠道称为沟恤。据传，沟恤在公元前20世纪前后，大禹治水时已经出现，当时规模较小。到了周代，农田沟恤已经形成系统，按照功能和控制的耕地面积大小，分为法、恤、沟、遂、删、列等不同级别，起到引水、输水、配水、灌水以及排水的作用，形成了有灌有排的农田水利系统。当时还出现了人工蓄水池，即在天然湖沼洼地周围，人工筑堤构成的小型蓄水库，可以调蓄河水和天然降水，提高灌溉保证率。
2. 规模化灌溉
从战国开始，农田水利建设蓬勃发展，大型渠系工程取代了沟恤，水利工程技术也得到迅速发展。典型的灌溉工程有都江堰、郑白渠、坎儿井等。都江堰工程采用无坝引水渠系，是古代灌溉渠系中的优秀典型。战国末年的白起渠是破渠串联式灌溉工程，它从汉水支流蛮水引水，将分散的破塘和渠系串联起来，提高了灌溉保证率。关中平原上规模最大的郑国渠，始建于秦始皇元年（公元前246年），是秦国的水利工程。
3. 古代的水利灌溉
中国的水利灌溉大约起源于周代以前。据《中国通史》记载，大禹、伯益时期已经开始利用河渠和井灌农田、园圃。到了周代，由于井田制的实行，井田之制已经相当发展和完备。公元前1300年，殷墟出土的甲骨文已经有“井”字的原形象形字，说明了当时已经有了凿井取水的设备。郑国渠是我国古代最大的引水灌溉工程，由秦国在王政元年（公元前246年）修建。
4. 汉、唐水利灌溉的鼎盛时期
汉、唐时期是陕西特别是关中水利灌溉发展的鼎盛时期，无论是灌区还是灌溉面积都是历史上前所未有的。汉代开始先后开发了关中泾、渭、洛、千四大河流，在渭河上修建了成国渠。汉武帝时期还修建了漕渠，解决了都城长安的粮食等物资的运输问题，同时也解决了部分农作物的急需灌溉问题。汉代还在郑国渠基础上修建了六辅渠、白渠，进一步扩大了灌溉区域。唐代在以前水利工程的基础上继续发展扩大，并自龙门下引黄河水灌溉韩城一带农田。
5. 宋、元、明、清水利灌溉的兴废交替和衰落
宋以后，封建社会逐渐走向下坡路，历代在水利灌溉方面虽然也采取了一些措施，新建或改建恢复了一些灌溉工程，在水利灌溉技术方面也有所发展，但总的来说，没有再兴建大型灌溉工程，一些旧的工程也逐步走向衰落。郑白渠就是一个缩影，宋以后曾多次修复白渠口并新开丰利渠，元代开王御史渠，明代修洪渠堰，开广惠渠、通济渠，但灌溉面积都逐步缩小，直到清代弃泾引泉，灌溉面积只有1300多公顷。
