การชลประทานเป็นศิลปะอย่างหนึ่งที่มนุษย์ได้คิดค้นขึ้นเพื่อนำน้ำที่มีอยู่ตามธรรมชาติมาใช้ให้เป็นประโยชน์ต่อการเพาะปลูกมนุษย์เรารู้จักและเริ่มกิจการชลประทานมานานกว่า ๕,๐๐๐ ปีแล้ว ดินแดนที่เคยเจริญรุ่งเรืองในอดีต เช่น แอสซีเรีย บาบิโลเนีย อียิปต์ กรีก และจีน ฯลฯ ได้จัดตั้งโครงการชลประทานไว้หลายแห่งโดยการสร้างเขื่อนแล้วขุดคลองส่งน้ำนำน้ำจากด้านหน้าเขื่อนไปให้พื้นที่เพาะปลูกจนทำให้การเพาะปลูกมีผลดีขึ้นเชื่อกันว่าการชลประทานเป็นสิ่งหนึ่งที่ช่วยให้ประเทศต่าง ๆ เหล่านั้นมีการเพาะปลูกที่ให้ผลิตผลดีทำให้มีฐานะทางเศรษฐกิจมั่นคงจนเป็นประเทศที่เจริญและมั่งคั่งที่สุดในสมัยนั้น
สำหรับประเทศไทยโดยเฉพาะคนไทยในภาคเหนือรู้จักวิธีทำการชลประทานมานานประมาณ ๗๐๐ ปีแล้ว จากหลักฐานที่ปรากฏได้พบร่องรอยของคลองส่งน้ำเก่าสายหนึ่ง ยาวประมาณ ๓๔ กิโลเมตร ในเขตอำเภอสันทรายจังหวัดเชียงใหม่ซึ่งเชื่อกันว่าได้สร้างไว้ในสมัยพระเจ้าเม็งรายมหาราชและแนวคลองสายนี้ก็มีแนวที่เหมาะสมด้วยโดยอยู่ใกล้และขนานไปกับคลองส่งน้ำสายใหญ่ของโครงการชลประทานแม่แฝกในปัจจุบัน
คนไทยในภาคเหนือทุกยุคทุกสมัยมีความรู้และความเข้าใจเรื่องการชลประทานเป็นอย่างดีมีความสามารถและนิยมสร้างอาคารประเภทหนึ่งขวางทางน้ำธรรมชาติเรียกว่า "ฝาย" สำหรับทดน้ำให้มีระดับสูงก่อนที่จะให้น้ำไหลเข้าไปตามคลองส่งน้ำและคูส่งน้ำที่ขุดไว้เพื่อแจกจ่ายน้ำต่อไปจนทั่วพื้นที่เพาะปลูกที่ต้องการราษฎรในภาคเหนือเรียกคลองส่งน้ำและคูส่งน้ำว่า "เหมือง" การชลประทานลักษณะนี้จึงได้ชื่อว่า "การชลประทานประเภทเหมืองฝาย" มาจนถึงทุกวันนี้
สมัยกรุงสุโขทัยพ่อขุนรามคำแหงมหาราชได้ทรงสร้างเขื่อนดินแห่งหนึ่งตั้งอยู่ห่างจากตัวเมืองไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้สำหรับเก็บกักน้ำในลำธารที่มีมากในฤดูฝนโดยได้ระบายน้ำที่เขื่อนนี้เก็บกักไว้ออกไปให้พื้นที่เพาะปลูกรอบ ๆ เมืองระยะที่ฝนไม่ตกและในหน้าแล้งเป็นการแก้ไขปัญหาการขาดแคลนน้ำใช้สำหรับการเพาะปลูกของพื้นที่ส่วนหนึ่งได้เป็นอย่างดี
สมัยกรุงศรีอยุธยาประมาณ พ.ศ. ๒๑๗๖ สมเด็จพระเจ้าปราสาททองได้ทรงสร้างเขื่อนเก็บกักน้ำธารทองแดงเพื่อเก็บกักน้ำไว้สำหรับใช้รดน้ำต้นไม้และสำหรับการอุปโภคบริโภคในบริเวณพระราชนิเวศน์ธารเกษมที่พระพุทธบาทจังหวัดสระบุรี ต่อมาประมาณ พ.ศ. ๒๒๐๔ สมเด็จพระนารายณ์มหาราชได้ทรงสร้างเขื่อนเก็บกักน้ำที่ห้วยซับเหล็กอีกแห่งหนึ่งเพื่อเก็บน้ำไว้สำหรับการเพาะปลูกและการอุปโภคบริโภคที่เมืองลพบุรีนอกจากนี้ในรัชสมัยต่อ ๆ มาก็ได้มีการขุดคลองเชื่อมแม่น้ำสายต่าง ๆ ในบริเวณทุ่งราบภาคกลางเพื่อประโยชน์ในด้านการคมนาคมและเพื่อให้น้ำจากแม่น้ำกระจายเข้าไปสู่พื้นที่เพาะปลูกเป็นประโยชน์ต่อการปลูกข้าวบริเวณสองฝั่งลำน้ำเหล่านั้นด้วย
สมัยกรุงรัตนโกสินทร์ได้มีการขุดคลองเชื่อมทางน้ำและแม่น้ำต่าง ๆ ในบริเวณทุ่งราบภาคกลางเพิ่มมากขึ้นทำให้มีทางน้ำสำหรับนำเข้าไปยังพื้นที่เพาะปลูกได้มากยิ่งขึ้นเมื่อน้ำในแม่น้ำลำคลองมีระดับสูงจะไหลล้นตลิ่งไปท่วมพื้นที่เพาะปลูกได้เองราษฎรได้รับประโยชน์จากคลองที่ขุดไว้เป็นอย่างมาก
ต่อมาประเทศไทยมีพลเมืองเพิ่มมากขึ้นราษฎรจำเป็นต้องขยายพื้นที่เพาะปลูกขึ้นไปบนที่ดอนซึ่งสูงเกินกว่าระดับน้ำในคลองจะขึ้นถึงได้จึงทำให้ไม่ได้รับน้ำและเป็นเหตุให้การเพาะปลูกในบริเวณที่ดอนไม่ค่อยได้ผลดีนักซึ่งหากปีใดเป็นปีฝนแล้งมีฝนตกไม่มากพอในฤดูกาลทำนาจะทำให้การปลูกข้าวของราษฎรบางท้องที่ได้รับความเสียหาย
พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงตระหนักและห่วงใยถึงปัญหาการขาดแคลนน้ำสำหรับการปลูกข้าวที่ได้เกิดขึ้นแก่ราษฎรของพระองค์อยู่เสมอเป็นอย่างดีดังนั้นใน พ.ศ. ๒๔๔๕ พระองค์จึงได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ว่าจ้างผู้เชี่ยวชาญการชลประทานชาวฮอลันดา ชื่อ นาย เย โฮมัน วัน เดอร์ ไฮเด (Mr. J. Homan van der heide) ให้มาศึกษาหาลู่ทางสร้างกิจการชลประทานขนาดใหญ่ในบริเวณทุ่งราบภาคกลางซึ่งได้เสนอให้สร้างเขื่อนทดน้ำขนาดใหญ่เพื่อทดน้ำในแม่น้ำเจ้าพระยาที่จังหวัดชัยนาทแล้วขุดคลองส่งน้ำนำน้ำด้านหน้าเขื่อนไปยังพื้นที่เพาะปลูกที่อยู่บริเวณสองฝั่งของแม่น้ำจนถึงพื้นที่บริเวณชายทะเลแต่แผนงานก่อสร้างโครงการนี้ต้องระงับไว้ เพราะใช้เงินลงทุนมากจึงเพียงแต่ขุดลอกคลองบริเวณภาคกลางตอนล่าง เช่น คลองภาษีเจริญ คลองดำเนินสะดวก คลองแสนแสบ คลองพระโขนงและคลองสำโรง เป็นต้น พร้อมกับสร้างอาคารบังคับน้ำที่ปากและท้ายคลองให้ทำหน้าที่ปิดกั้นน้ำไว้ในคลองสำหรับใช้ทำนาและสำหรับคมนาคมด้วยพร้อมกันนี้ในรัชสมัยของพระองค์เมื่อ พ.ศ. ๒๔๔๕ ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ตั้งกรมคลองให้รับผิดชอบการพัฒนางานในด้านนี้ต่อไปต่อมาได้เปลี่ยนชื่อกรมคลองเป็นกรมทดน้ำและกรมชลประทานเมื่อ พ.ศ. ๒๔๕๗ และ พ.ศ. ๒๔๗๐ ตามลำดับเพื่อให้มีความเหมาะสมกับลักษณะงานที่กรมนี้ดำเนินการและรับผิดชอบอยู่
ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวนับว่าเป็นสมัยที่เริ่มมีการพัฒนากิจการชลประทานแผนใหม่อย่างกว้างขวางเพื่อให้เกิดประโยชน์แก่พื้นที่เพาะปลูกของประเทศให้มากที่สุดตามความเหมาะสมกับสภาพภูมิประเทศของแต่ละท้องที่และตามความเหมาะสมกับสถานะทางการเงินของประเทศจะอำนวยให้
การจัดทำกิจการชลประทานขนาดใหญ่ได้เริ่มขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อ พ.ศ. ๒๔๕๘ โดยการสร้างเขื่อนพระราม ๖ ซึ่งเป็นเขื่อนระบายน้ำปิดกั้นแม่น้ำป่าสักที่ตำบลท่าหลวงอำเภอ ท่าเรือจังหวัดพระนครศรีอยุธยาพร้อมกับก่อสร้างงานระบบส่งน้ำครอบคลุมพื้นที่เพาะปลูกประมาณ ๖๘๐,๐๐๐ ไร่ ซึ่งการก่อสร้างทั้งหมดนี้ได้เสร็จตามโครงการเมื่อ พ.ศ. ๒๔๖๗ หลังจากนั้นต่อมาก็ได้มีการก่อสร้างเขื่อนระบายน้ำฝายพร้อมด้วยระบบส่งน้ำและเขื่อนเก็บกักน้ำสำหรับเก็บกักน้ำให้เป็นแหล่งน้ำสำหรับการชลประทานซึ่งมีทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่เป็นจำนวนมากตามลำดับจนถึงปัจจุบันนี้มีเนื้อที่เพาะปลูกอยู่ในเขตที่มีการชลประทานแล้วประมาณ ๑๘ ล้านไร่ และยังจะต้องพัฒนางานด้านนี้ต่อไปอย่างเร่งด่วนเพื่อให้ทันต่อการขยายตัวของพลเมืองที่เพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็วอีกด้วย