这一时期的特点是多方面发展水利。秦灭六国，为统一岭南，秦始皇派监郡御史禄开凿广西兴安的灵渠，沟通湘、漓二水，促进了南北方经济文化的交流。
西汉初年，江、汉开始有洪水灾害的记载，第一次（公元前185）江汉泛溢，淹4000多家。五年后，二水又溢，淹万余户，均在荆江段和汉水中游。汉代襄阳附近已出现江汉堤防，以后长江荆江段和汉水中游以下就成了历代防洪重点。西汉后期召信臣任南阳郡太守，创建大量灌溉工程。
东汉初年，杜诗任南阳太守，整修陂池，并创制"水排"（水力鼓风机），铸造农器。后汉时在汉江支流蛮河上扩建木里渠，可灌田4000余公顷，到北宋时已扩大可灌田4万公顷。其他如汉中的山河堰、长江下游三角洲的陂湖、巢湖地区的渠堰，有不少相传是西汉时创建的。扬州一带的湖塘水利，东汉早期已经开发。上游如西汉景帝时文翁修湔堰，扩大了都江堰灌区；王莽时文齐兴修滇池水利，灌田1.3万余公顷。航运方面：江南运河已经形成；汉武帝时曾试图开凿沟通汉水和渭水的褒斜道运渠；东汉时整治过嘉陵江上游的水道。东汉自首都洛阳，经黄河、汴渠、邗沟通向江、淮的漕运已受到重视。
