世界上最早的跨流域调水工程可追溯到公元前2400年的古埃及。为了满足今埃塞俄比亚境内南部的灌溉和航运要求，当时的国王默内尔下令兴建了世界上第一个跨流域调水工程，从尼罗河引水至埃塞俄比亚高原南部进行灌溉，在一定程度上促进了埃及文明的发展与繁荣。随着18世纪后期工业行革命的到来，人类改造自然的能力大为提高。人口的快速增长，城市化建设的不断加快，对调水工程的建设也起到了极大的推动作用。至19世纪末，一些国家又先后兴建了一些小型的跨流域调水工程，如加拿大的韦兰运河工程。

自20世纪以来，尤其是经历了第一次和第二次世界大战之后，各国都致力于本国经济的恢复和发展。随着全球人口的不断增长、工农业快速发展以及城市化建设进程不断加快，人类对淡水资源的需求持续快速增加，在某些地区已经超过水资源可持续供给的能力；同时，由于日趋严重的水污染问题，使得许多国家可以利用的水资源进一步减少；此外，一些国家因为能源短缺，需要大力开发水电资源。出于各方面的目的，许多国家纷纷开始兴建各种用途的调水工程，并且调水工程的规模越建越大，系统结构越来越复杂，工程建设和运行管理中所采用的技术方法和手段也越来越先进。

从国家分布情况来看，已有大型调水工程主要分布在加拿大、美国、前苏联、印度、巴基斯坦、南非、埃及、澳大利亚、智利、中国等国家。其中，加拿大共建有调水工程60多项，年调水总量达到1390亿立方米，位居世界之首；印度有46项大、中型调水灌渠，年调水总量近1386亿立方米；巴基斯坦有48项大、中型调水干渠，年调水总量达1260亿立方米；前苏联共建有近百项调水工程，年调水总量达860亿立方米；美国建有20余项调水工程，年调水量超过300亿立方米；澳大利亚有调水工程13项；南非有7项调水工程。