杭州西湖在历史是一座设备齐全、管理完善的灌溉济运水库，其灌溉效益的发挥和唐代大诗人白居易有着密切关系。白居易出任杭州刺史时查访民情，得知下塘一带一千多顷耕地都仰仗西湖水灌溉，但当年湖堤倒塌，湖水难以存蓄，农田连年干旱。于是他在唐长庆三年（823年）带人重修湖堤，建水闸，修渠道、管道和溢洪道，增加了蓄水量，完善了供水和防洪工程，形成人工水库，并以江南运河为灌溉干渠，与下游一些湖泊联合使用，灌溉钱塘（今杭州市）、盐官（今海宁县）一带土地千余顷，为更好发挥西湖水利的效益，白居易亲自制定了严密的管理制度：规定大雨季节要严密防范溃堤；水位过高时由预留的“水缺”泄水，再高时同时启放水闸和水涵。

五代和北宋，对西湖进行了多次整治，其中以苏轼主持的治理最为著名。苏轼出任杭州知府时，湖中葑草繁茂，淤积严重。他调军队进行疏浚，并利用疏浚的葑草和泥土修建西湖风景堤。后人为纪念苏轼的功绩，将该堤称为“苏堤”，如今的苏堤春晓仍然是西湖胜景。南宋时，杭州是都城，城区人口已超过50万，居民用水仍取于西湖，有专门沉沙与净化水的设施。当时城内河渠，既作为运河的输水线路，又是京杭运河向城内的延伸，也取水于西湖。

元代以后，多次进行修治，其中以明代杨孟瑛主持的一次成效最为显著。由于泥沙淤积，陆地继续向大海推进，杭州城的地下水质逐渐淡化，西湖向城内供水作用减小。

中华人民共和国成立后，对西湖的整修和开发作了大量工作。20世纪80年代引钱塘江水作为西湖和城内河道水源，为西湖的进一步开发利用创造了条件。