元朝推翻南宋以后，仍利用隋唐運(yùn)河舊道轉(zhuǎn)運(yùn)漕糧，其路線大致為：由長江輾轉(zhuǎn)入淮，逆黃河上達(dá)中灤旱站(今河南封丘西南)，陸運(yùn)180里至淇門(今河南浚縣西南)，再入御河(今衛(wèi)河)，水運(yùn)至大都。因運(yùn)河河道多有壅塞，水陸轉(zhuǎn)運(yùn)頗多不便，而海上運(yùn)路往往風(fēng)信失時(shí)，又多傾覆。于是，元朝政府著手組織對(duì)大運(yùn)河進(jìn)行了大規(guī)模的治理與修鑿。

至元十三年(1276年)開始修鑿濟(jì)州河。至元十七年(1280年)，疏通了通州運(yùn)河。至元十八年至二十年，由奧魯赤主持引汶水、泗水，從濟(jì)州(今山東濟(jì)寧)西北到須城安山(今山東東平西南)長150多里的濟(jì)州河開通。漕路由淮河入泗水(今中運(yùn)河)，經(jīng)過濟(jì)州河北抵安山，出大清河(今黃河下游)，再經(jīng)東阿、利津入海，然后由海運(yùn)入直沽(今天津大沽口)轉(zhuǎn)到大都。后因?？谟偕驰兆?，運(yùn)道不暢，又改由東阿陸運(yùn)至臨清(今山東臨清南)入御河，水運(yùn)至大都。至此，元代南北航運(yùn)除東阿、臨清之間一二百里陸路外，已經(jīng)大致溝通。

至元二十六年(1289年)，大元朝廷采納壽張縣尹韓仲暉等人建議，開會(huì)通河以疏運(yùn)道。會(huì)通河自須城安山西南起，分梁山泊水源北流，經(jīng)壽張(今山東梁山西北)西北和東昌(今聊城)，至臨清入御河，全長250余里。此工程歷時(shí)6個(gè)月，中途建水閘30處，可隨時(shí)調(diào)整流量。至此，南北航運(yùn)已全線溝通。

至元二十八年(1291年)，元廷按照郭守敬設(shè)計(jì)的方案開鑿了通惠河。通惠河導(dǎo)昌平縣白浮村神山泉，通雙塔榆河，引一畝、玉泉諸水入城，匯于積水潭，又東折而南，出文明門(今崇文門)至通州高麗莊入白河。后長164里，中設(shè)水閘21處，大體每十里置一片閘。工程歷時(shí)1年。河成之后，漕船可以一直駛?cè)氪蠖汲?，從此減免了都民陸路輾轉(zhuǎn)之勞，公私便之;同時(shí)還有利于大都的園林建設(shè)。

由通州南下至白河北運(yùn)河北段，上接通惠河，下通大沽河，是南北通航要道，但是，由于所依賴的潞河(白水、榆水、渾水合流)水源不足，河道淺澀，通行不便。至元三十年(1294年)，元世祖忽必烈采納漕運(yùn)使司建議，又引小渠水入榆水，以增加流量，便利行舟。至元末年，元廷還曾對(duì)相當(dāng)于舊邗溝的揚(yáng)州運(yùn)河進(jìn)行了疏通。揚(yáng)州運(yùn)河在滅宋之后逐漸壅塞，雖連年疏通，但收效不夠明顯。至延四年(1317年)方疏浚暢通。至治年間(1321-1323)，又對(duì)屬江南運(yùn)河的鎮(zhèn)江支流進(jìn)行疏鑿。疏鑿河段自鎮(zhèn)江至常州武進(jìn)縣呂城壩(今江蘇丹陽東南)，長131里。疏鑿后河面加闊至5丈(約17米)、底闊3丈(近10米)、深6尺(2米有余)。同時(shí)，還開浚了鎮(zhèn)江運(yùn)河的重要水源——練湖(今江蘇丹陽北)。

元朝政府陸續(xù)修鑿?fù)瓿傻木┖即筮\(yùn)河全長3000余里，北起大都，南達(dá)杭州，溝通了海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大流域。元代大運(yùn)河除對(duì)當(dāng)時(shí)的統(tǒng)治集團(tuán)提供便利外，更重要的是，促進(jìn)了南北經(jīng)濟(jì)文化的交流，也為明清運(yùn)河的暢通以至現(xiàn)代大運(yùn)河的水運(yùn)條件奠定了基礎(chǔ)，并且為北京大都城地位的逐步確立增加了一個(gè)重要前提