特に、天正年間に豊臣秀吉の傘下で関東へ転封された徳川家康は、江戸周辺での新田開発に注力する。小泉次大夫（こいずみじだゆう）を用水奉行に登用し、多摩川流域の扇状地に灌漑用水路を巡らせた。これにより新田開発が進み、米の生産量を大幅に伸ばすことに成功。後に幕府が置かれ、当時は世界一の人口密度であったといわれる江戸の台所を支えた。
工業開発と用水路.
明治以降、日本でも興る産業革命に伴い工業用水の需要が急速に高まった。工業用水路の整備が盛んになるとともに、人口密度増加などに伴う水道整備や、水力発電用などにも使われるようになり、いわゆる「日本三大疏水」（安積疏水、那須疏水、琵琶湖疏水）をはじめとする大小様々な規模の多目的水路が造られ、これらの水路が各地の近代化を支えた。
なお、これらの水路には、当時はまだ有力な運送主力であった河川舟運用の船舶を通す運河として利用を想定したものもあった。
市街化と用水路.
また、更なる土木技術の進展によりトンネル工事が比較的容易になると、新たに造られる用水路（導水路）や放水路は次第に地下に造られるようになった。また既存の用水路も道路用地として利用するためにフタがされ暗渠化されるなど、その形態も大きく変化してゆく。
一方、最近になると自然環境の見直し機運が高まり、用水路は河川と同様に近隣住民の憩いの場として位置づけられるようにもなった。殺風景なコンクリート護岸を再改修して緑道や親水公園などを整備したり、水の浄化設備や引水設備を設けたりといった工夫が各所で試行されている。
環境としての用水路.
生物多様性と用水路.
日本の近世以前の用水路は、主に農業用水路として使われており、また土を掘って踏み固めただけのものであることが多かった。その形態は自然河川に近いものがあるが、ただし利水のための水路であるが故に頻繁に人手が入り、また渇水や人間の水利用によってその水量にも大きく影響を受ける、特殊な環境であった。
なお、農業用水路における生態系は水田とほぼ一体であり、用水路と田を行き来して生活するものも多い。併せて田#環境としての田も参照のこと。