在这一时期里，我们祖先广泛使用青铜工具，特别是铁制工具，并由奴隶社会向封建社会转变，这一切对水利建设具有重要的推动作用。因此，在这一时期里，我们的祖先在防洪、灌溉、航运等方面都有较大的发展，并有一批大型水利工程建起，有的至今仍卓然屹立，造福人类。在水利建设的基础上，这个时期的水利科学技术也取得了较快的发展，并逐步向世界水利科学技术高峰迈进。
（一）防洪和治河
人类最初为了生存，必然要临水而居。随着社会的进步和农耕文明的兴起，我们的祖先对水源的依赖性更强了。公元前22世纪，原始公社末期，农业进入了锄耕阶段，人们逐渐由近山丘陵地区移向土地肥沃、交通便利的黄河等大江大河的下游平原生活。
水是一把双刃剑，有利也有害。不久，洪水终于向人类袭来，淹没了平原，包围了丘陵和山冈，人畜死亡，房屋被吞没。这时，大禹受命治水，他疏导并分流洪水，将黄河下游的入海通道一分为九，经过十多年的不断努力，终于获得了治水的巨大成功。
那时，人口不多，居民点稀少，大禹治水采用的疏导和分流方法是正确的。
到了春秋战国时期，人口骤增，社会经济空前发展，不能再任黄河在广袤的平原上奔流了。于是，筑堤防止黄河泛滥的方法应运而生。
在当时，筑堤防洪自然是有效手段。但是，黄河之水从上游冲下来的大量泥沙堆积在下游河床里，不断地抬高河床。尽管有堤，河水还是溢出河床了。
汉武帝继位后，黄河下游频繁决堤，筑堤和堵口成了当时经常性的治河工作。
汉武帝元光三年（公元前132年），黄河在瓠子（今河南省濮阳市西南）决口。洪水向东南冲入巨野泽，泛入泗水、淮水，淹及十六郡，灾情严重。
汉武帝闻讯，十分焦急，立即派汲黯、郑当时率10万人前去堵塞，未能成功。
丞相田蚡为了一己私利，反对堵塞决口，说黄河决堤是天意，不能靠人力强行堵塞。结果，此后黄河泛滥长达23年。
元封二年（公元前109年），濮阳地区干旱少雨，又逢大河枯水期，汉武帝认为正是治河的有利时机，便派遣大臣汲仁和郭昌率数万人再次堵塞瓠子决口。汉武帝还在出巡回京的途中专程到瓠子工地视察，并亲自指挥，先将白马、玉璧沉于河中，敬祀河神，然后命令随从官员，自将军以下，全部出动，背负柴草，填塞决口。柴草用尽后，又命令治河人员砍伐
007淇园竹林的竹子继续填塞，终于堵住了决口。之后，又在黄河北侧新开二渠，引导河水北流。
为了纪念这项重大治河工程竣工，汉武帝下令在瓠子新堤上修筑了一座宣房宫。汉武帝对这次治河成功十分满意，特地作了一首《瓠子之歌》。
汉成帝建始四年（公元前29年），大雨滂沱，连续十余日不止。黄河洪峰骤起，直摧馆陶、东郡、金堤。不久，大堤崩溃，致使东郡、平原、千乘、济南 4郡32县被淹，最深处积水2丈余，受灾面积达1万多平方千米，摧毁官府民房近4万间，十多万人流离失所，人畜伤亡惨重。
这时，王延世于危难之际担起了治理黄患的重任。王延世为资中人（今四川资阳），自幼钻研水利，关心国计民生。他受命治水后，亲临现场勘察，找出症结，毅然决定在馆陶、金堤垒石塞堵狂流。他命工匠制作长四丈、大九围的竹笼，中盛碎石，由两船夹载沉入河中，再以泥石制成河堤。王延世带领军民日夜奋战36天，终于修成河堤，于次年三月初堵住了决口。四月，为纪念治黄成功，汉成帝改“建始”五年为“河平”元年。
河平三年（公元前26年），黄河又在平原决口，汉成帝派王延世与丞相杨焉、将作大匠许高、谏大夫马延年共同治理黄河决口。王延世经过精确的测量后，严密计算，仅用半年时间就修复了河堤，让百姓恢复了正常的生产。这年，农业获得丰收，两岸百姓得以安居乐业。
王延世是一位治水专家，他将川人治水经验推广到中原，在黄河岸边以竹笼盛石稳固坝基，终于治服了桀骜不驯的黄河，使其服服帖帖地安澜了。
由于黄河河床高耸，超过民房，防洪条件恶化，形势危殆，单纯依靠筑堤堵口已经无济于事，必须寻求新的解决办法。西汉末年，在朝廷的倡导下，开展了关于治河理论的辩论。治河专家提出了多种方略，对后世影响较大的有疏导、筑堤、水力刷沙、滞洪、改道等方法。
汉成帝绥和二年（公元前7年），水利专家贾让应诏上书，提出治河三策：上策主张不与黄河争地，留足洪水需要的空间，有计划地避开洪水泛滥区去安置人们的生产和生活；中策主张将防洪与灌溉、航运结合起来综合治理；下策是完全靠堤防约束洪水。
贾让的上策主张在改造自然的同时努力谋求与自然和谐发展，是有其积极意义的。
原来，贾让在上书以前，曾研究了前人的治河历史，并亲至黄河下游东郡一带做了实地考察。他发现战国时齐国与赵、魏两国以黄河为界。赵、魏临山，齐地低，于是齐国远离黄河25里筑堤。当黄河之水泛滥，东抵齐堤时，赵、魏两国就被淹了。于是，赵、魏两国也远离黄河25里筑堤。这样，就给黄河留出了活动的空间。如今，沿河居民不断与黄河争地，民房与黄河仅数百步。而且在百里之内，黄河在堤中东拐西拐。从黎阳堤上北望，黄河高出民屋，形势十分严峻。经过深思熟虑，贾让这才在上皇帝书中提出治河上策。他主张迁走堤下居民，有人说：“这样做会败坏城郭、田庐、冢墓，百姓怨恨，且花费甚巨。”贾让不以为然，他说：“濒河十郡治堤用款每年不止万万金，而且一旦黄河决堤，损失更大，如果拿出数年治河之费迁走堤下居民，黄河改道计划一定会成功的。我们大汉方圆万里，岂能与黄河争咫尺之地？黄河改道一旦成功，将会河定民安，千载无患，因此说这是上策。”
治河上策符合20世纪60年代以来实行的非工程措施防洪理论，也包含躲避洪水的措施在内。贾让能在两千年之前提出这样的见解，不能不说有先见之明。
王莽篡汉后，黄河再次决口，而且改道从今山东利津入海，河水泛滥近六十年。
东汉开国皇帝光武帝去世后，其子汉明帝继位，于永平十二年（69年），派擅长水利的王景治理黄河。王景学识渊博，尤其精通水利工程。汉明帝从全国各地调集了数十万士兵，开赴黄河沿岸。王景指挥他们以改道后的新河道为黄河河道进行修堤，使之不用再开新道。为了加强黄河抗御洪水的能力，又新建了汴渠水门，使黄河、汴河分流。这样，同时收到了防洪、航运以及稳定河道的多种效益。
这条新河道从今濮阳县与故道分离，流经范县、东阿、滨海，至利津入海。这条被固定了的黄河新道起到了治黄的重要作用，维持了近千年。直到北宋仁宗景祐元年（1034年），黄河未进行过重大改道，也未发生过特大洪水，被公认为一项了不起的成就，不能不说是一个奇迹。
（二）灌区兴建
农田灌溉在中原地区起源很早，在战国人所著地理书《周礼·职方氏》中，已对全国主要自然水体的分布有概括的叙述。人工灌溉系统由有蓄水、输水、分水、灌水、排水等不同功用的各级渠道组成，称作“井田沟洫制度”。
春秋战国时期兴建的灌溉工程气魄宏大，有坝引水工程如漳水十二渠和蓄水工程芍陂，无坝引水工程如都江堰和郑国渠，都是这一时期兴建的著名的大型灌溉工程。
战国时期，魏国邺城（今河北省临漳县西）的漳河经常泛滥成灾。为了解除漳河水患，当地人想了很多办法，但都无济于事。洪水冲毁房屋，淹没庄稼，百姓深受其害。后来，邺城的一些地方官、地主、豪绅与装神弄鬼的巫婆串通一气，说漳河闹灾是河伯显灵，只要每年挑选一位美女送给河伯做夫人，就可以使水灾平息。这样，官府年年驱使百姓给河伯娶妻，把年轻姑娘扔进漳河。他们的目的是乘机向老百姓索取大量钱物，然后分赃，中饱私囊。天灾人祸使邺城百姓无法生活下去了。特别是那些家里有年轻姑娘的百姓，担心自己的女儿被选中，只得背井离乡，四处逃亡。
邺城是军事要地，地处韩国和赵国之间，西边是韩国的上党，北边是赵国的邯郸。这么重要的地方不治理好当然不行，于是魏文侯派精明强干的西门豹去当邺令。
西门豹到邺城后，明察暗访，了解真实情况，趁给河伯娶妻的机会将巫婆投进漳河，震慑了当地的官吏和土豪劣绅，然后依靠百姓的力量开了漳水十二渠，用以灌溉田地，使邺城很快便富甲一方了。
漳水十二渠是我国多渠首制引水工程之始，意义非比寻常。
多渠首是从多处引水，渠首有多个，“十二渠”即修筑十二个渠首，用以引水。
漳水是多泥沙河流，多首引水正是适应这种特点而创制的。多泥沙河流因泥沙淤积，常使主流迁徙，不能与渠口相对应，以致无法引水。多设引水口门，即可避免这样的弊端。此外，如果一条引水渠淤浅了，立即可以用另一条引水渠来引水清淤。漳水十二渠设计合理，不但有引灌、洗碱、清淤、泄洪的功能，而且易于维护，反映出当时农田灌溉技术的进步。直到汉朝初年，漳水十二渠仍能起到很好的灌溉作用。
司马迁在《史记》中对西门豹有极高的评价，他说西门豹担任邺令，名闻天下，泽被后世，无休止之时，可谓贤大夫。
孙叔敖出任楚国令尹之后，大力推行水利建设。楚庄王十七年（公元前597年），孙叔敖主持修建了我国著名的蓄水灌溉工程——芍陂。芍陂因流经芍亭而得名。芍陂在安丰城（今安徽省寿县境内），位于大别山北麓余脉。这里东、南、西三面地势较高，北面地势低，向淮河倾斜。每逢夏秋雨季，山洪暴发，频发涝灾；雨少时又常常出现旱灾。这里是楚国北疆的农业区，粮食生产的好坏关系到军需民用，非同小可。
孙叔敖根据当地的地形特点，组织百姓将东面积石山、东南面龙池山和西面六安龙穴山流下来的溪水汇集于低处的芍陂之中，修建五个水门，以石质闸门控制水量，水涨则开门分水，水落则闭门蓄水，避免了水多时洪涝成灾，天旱时又能有水灌田。后来，孙叔敖又在芍陂西南开了一道子午渠，上通淠河，扩大芍陂的水源，使芍陂能够灌田万顷。
芍陂建成后，安丰一带每年都产出大量的粮食，很快成为了楚国的经济基地。兵精粮足，楚国迅速强大起来，打败了实力雄厚的晋军，楚庄王一跃而成为“春秋五霸”之一。
三百多年后，楚考烈王二十二年（公元前241年），楚军被秦军打败，考烈王便把都城迁到这里，并把这里改名为郢，因为这里是鱼米之乡，适于定都。
如今，芍陂已经成为“淠史杭灌区”的重要组成部分，灌溉面积高达60余万亩， 兼有防洪、除涝、水产、航运等多种综合效益。
为感戴孙叔敖建陂之恩，后人在芍陂建祠立碑，称颂他的丰功伟绩。1988年1月，国务院确定芍陂为全国重点文物保护单位。
秦自战国后期起，国力日渐强大。它除了重视经营东方和南方外，也很注意开拓西方和北方。它先后打败了西戎义渠和游牧民族匈奴，将领土扩大到河套及其西南的广大地区。秦为了巩固对这些地方的统治，除派驻重兵、营建西北长城外，又在当地设立郡县，进行治理。秦既然在这里筑长城，驻戍兵，派官吏，治百姓，为解决官兵的粮食问题，自然有必要兴建水利，以开发当地的农业生产。宁夏平原黄河以东的秦渠，就是因为它凿于秦而得名。秦渠又名北地东渠，与它位于北地郡黄河以东有关。除河东秦渠外，秦还在河西开凿渠道，后人称为北地西渠。
在今成都平原的都江堰、陕西的郑国渠（今泾惠渠的前身）都是秦统一六国前为了增加统一战争的战略物资储备而兴建的灌溉工程。
都江堰位于四川成都平原西部的岷江上游，距成都112里，是秦国蜀郡守李冰于秦昭王五十一年（公元前256年）修建的一座大型水利工程，是我国现存的最古老而且依旧在灌溉田地、造福百姓的伟大水利工程，使蜀地有“天府之国”的美誉。它是我国科技史上的一座丰碑，被誉为世界奇观。两千多年来，它一直起着引水灌溉的作用，至今已成功地运行了两千多年，灌溉面积已经增加到一千多万亩。
成都平原在古代是一个水旱灾害十分严重的地方。岷江是长江上游的一大支流，流经四川盆地西部。岷江出岷山山脉，从成都平原西侧向南流去，对整个成都平原来说是地上悬河，而且悬得十分厉害。每当岷江洪水泛滥时，成都平原就是一片汪洋；一遇旱灾，又是赤地千里，颗粒无收。岷江水患长期祸及西川，成为蜀地生存发展的一大障碍。因此，秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷山的李冰为蜀郡守。李冰上任后，下决心根治岷江水患，发展川西农业，造福成都平原。
都江堰渠首工程是由宝瓶口引流工程、鱼嘴分流堤、飞沙堰溢洪道三大工程组成的，具有灌溉、防洪、放水等多种功能，是古代劳动人民的杰作，在世界上实属独一无二。
首先，李冰父子对地形和水情作了实地勘察，决心凿穿玉垒山引出泯江之水。由于当时还未发明火药，李冰便以火烧石，令其膨胀，再以冷水浇之，使岩石爆裂。这样，终于在玉垒山凿出了一个宽20米、高40米、长80米的山口。因其形状酷似瓶口，又引出贵如珍宝的泯江之水，故取名“宝瓶口”。打通了玉垒山，岷水流向东边，减少了西边岷江的流量，使其不再泛滥。同时，也解除了东边地区的干旱，使滔滔江水流入旱区，灌溉农田。
在李冰的组织带领下，人们克服重重困难，经过八年的努力，终于建成了都江堰这一历史工程。
都江堰建成之后10年，秦王政元年（公元前246年），秦国又在泾水之上兴建了郑国渠。
原来，战国（公元前475年-公元前221年）后期，韩桓惠公看到秦国统一六国已是大势所趋，为了削弱秦国的实力，他派韩国水工郑国到秦国劝秦王嬴政（即后来的秦始皇）兴修水利，想利用浩大的工程来消耗秦国的人力、财力和物力，从而达到“疲秦”的目的。这时，十分有远见的秦王正为国内多旱少雨、盐碱遍地而发愁，便立即采纳了郑国的建议，命令郑国在关中渭北平原上修建一条大渠。因是郑国带头修的，故名郑国渠。
这条大型灌溉渠西引泾水东注洛水，全长300余里。泾河从陕西北部群山中流出，流至礼泉后进入关中平原。关中平原东西数百里，南北数十里，西北略高，东南略低。郑国充分利用这一有利地形，在礼泉县东北的谷口开修干渠，形成了全部自流灌溉系统，灌溉着今礼泉、泾阳、三原、高陵、临潼、富平、渭南、蒲城、大荔等县（区）的280多万亩土地。郑国渠开凿以来，由于泥沙淤积，干渠首部逐年增高，以致水流不能入渠，于是人们便在谷口地方不断改变河水入渠处，但谷口以下的干渠渠道始终不变。
郑国渠用富有肥力的泾河泥水灌溉田地，可以使淤田压碱，变沼泽盐碱之地为肥美良田，使关中一跃成为全国最富庶的地区。从此关中平原沃野千里，兵精粮足，为秦军统一天下发挥了巨大的作用。