岷江出山之后
岷江从山地进入成都平原，河床坡降和水流条件随之变化。雨季来水挟带大量泥沙、卵石，枯水时又需要保留足够水量供农田使用。把河水引向平原，必须同时处理分水、洪水和淤积三个问题。都江堰就在山地与平原相接的地方逐步形成，利用天然河势与人工渠道安排水的去向。
秦取得蜀地后继续经营农业和交通，传统记述将都江堰的营建系于蜀守李冰，通行纪年为公元前256年。《史记·河渠书》记载蜀守冰治理河道、开穿经过成都的两江，使水路兼用于行舟和灌溉。后世又不断修筑堤岸、调整分水与扩大渠系，今天熟悉的渠首格局凝结了长期的工程积累。
鱼嘴把来水分成两路
沿岷江向下游看，鱼嘴是分水堤迎着来水的一端，形状狭长，尖端将水流引入内江和外江。内江通向宝瓶口和灌区，外江承担较多洪水与泥沙的下泄。鱼嘴的位置和朝向、上游河道的弯曲、两侧河床高低，共同影响水量怎样分配，单看堤头的外形不能解释全部作用。
水位改变时，上游主流位置和两条河道的过水条件也会改变。枯水季节需要保证进入内江的水，洪水时期则让更多来水沿外江下泄。传统所说的分水经验，来自对这些变化的长期观察。历代修堤和淘滩会调整河床条件，因而维护人员必须把上下游河段作为整体来判断。
飞沙堰让多余水沙离开内江
进入内江的水继续绕弯流动。弯道中不同水层的流向并不完全相同，携带较多粗颗粒的近底水流可以被导向泄沙一侧。飞沙堰位于内江下游的侧面，是一道较低的溢流堰，连接内江与外江系统；当内江水位升高，多余的水便越过堰顶下泄，同时带走部分泥沙和卵石。
分水之后仍然要排沙，因为河流不断从上游带来新物质，颗粒大小与来水量也随季节变化。飞沙堰的高度、位置及邻近河床形态，关系到泄洪排沙效果。水力学研究把弯道流动、分流与泥沙运动一起分析，说明工程利用了水流本身的动力；少量残留淤积则要在后续岁修中清除。
宝瓶口控制进入平原的水
宝瓶口是山体间开出的狭窄引水口，内江水从这里进入下游渠系。入口宽度、河床高程与水位关系，使通过的水量受到约束。宝瓶口附近留下的离堆，同这一开口共同构成容易辨认的地貌。人们利用坚实的山体作为边界，让进水位置较为稳定，也便于观察水位和清理河床。
宝瓶口与飞沙堰配合：当内江来水增大而狭窄入口不能同步容纳全部水流，水位上升会增加飞沙堰的溢流。这样，灌区入口与侧向泄洪通道共同调节水量。鱼嘴先分流，飞沙堰排出部分多余水沙，宝瓶口再引水入渠，三个环节把河水逐步变成能够分配给平原的水源。
从渠首到一块农田
河水穿过宝瓶口后，还要沿干渠、支渠和更小的田间渠道逐级分配，才能抵达农田。渠首决定来水的总体条件，下游渠道则决定哪些地方、在什么时间得到水。渠道坡度、分水口和支流汇合点需要相互配合；某处堵塞或任意加高拦水设施，都可能影响更下游的使用者。
水路同时服务聚落、城市与运输。秦汉以来对成都平原的开发，以及后来灌区反复修整和扩展，使不同地方逐渐依赖同一水源。用水问题因此牵涉多个社区：播种季节何时开渠，洪水来时怎样泄排，缺水时如何分配，都需要在田间经验和公共安排之间取得协调。持续的粮食生产，又为维修工程提供了经济基础。
枯水季节的岁修
竹木与卵石曾是堤工的重要材料。工人把石块装入竹笼，利用当地材料压护河床和堤岸；临时截流时还可使用杩槎等木构。取材方便、做法能够传授，有利于周期性组织维修。河流冲刷与竹木老化又使更换不可避免，工程能否继续工作，取决于人们能否按时补足这些劳动。
《宋史·河渠五》记载，岁末水落时先筑堰截流，正月动员人力浚治，称为穿淘。疏浚须掌握适当深度，泄洪堰也要控制高度，后世用“深淘滩，低作堰”概括这一经验。河床过高会妨碍引水，低堰则为多余水沙留下出口。岁修把清淤、筑堤、检查和春耕前恢复通水排进同一年度节奏。
施工时需要利用枯水条件安排截流次序，尽量让仍在过水的一侧承接河流，再对停水河段清理和修补。河床深度与堰顶高度相互影响，工人要依据可辨认的标志控制尺度。堰体恢复、渠道清通之后，放水才能接上下一年的灌溉需要。
维护水利的人和制度
都江堰的历史也保存在出土文物中。1974年发现的李冰石像，铭文记有东汉建宁元年，即公元168年，并出现都水掾等与水务有关的官员。它保存了东汉人纪念李冰、以石人镇水的实践，也为认识当时工程与水利官员的联系提供了实物线索。石像所处的时代，已经距离秦代营建数百年。
后世维护由地方官署、堰务人员和受益地区居民共同承担。筹集经费与工料、安排夫役、验收工程以及处理分水争议，都是让渠道持续运转的事务。地方志与水利文献记录了不同时期的管理办法；行政设置和征调方式会改变，而岁修和分水始终需要跨地区协调。每一次春季恢复供水，都以此前许多人的准备为前提。
在反复修治中延续
漫长岁月中，洪水会破坏堤体，河床会迁移和淤积，鱼嘴的形态、位置与建材也经历过调整。近现代逐步加入条石、混凝土和控制设施，配合扩建的渠道与新的供水需求。今天所见的工程保留了分水、泄沙和引水的核心关系，同时包含不同年代的修复和改造。
都江堰长期发挥作用，有赖于两种积累彼此配合：观察地形和水沙运动形成工程经验，受益人群又持续安排维修与用水。沿着岷江、渠首和灌区追踪一股水，就能看见这种联系。山口的堤堰决定水怎样离开主河道，平原上的渠道把它送进生产和生活，每年的维护再让这一过程继续。