秦国通过商鞅变法“废井田，开阡陌”，允许土地自由转让和买卖，解放了生产力，再加上铁质农具的普及，有力促进了生产发展。“韩闻秦之好兴事，欲罢之，毋令东伐，乃使水工郑国间说秦，令凿泾水自中山西邸瓠口为渠，并北山东注洛三百余里.....。”面对强秦，韩桓王想出一条“疲秦之计”，派水利专家郑国入秦，游说秦国在泾水和洛水间穿凿一条灌溉大渠用以发展农业，实则是要耗竭秦国实力来保全韩国。秦王嬴政识破此计后大怒，郑国说“始臣为间，然渠成秦之利也。臣为韩延数岁之命，而为秦建万世之功。”
粮食是决定战争胜负的关键，水利则是农业发展、国家强盛的基础。郑国经过精心测量，以分渠首、引水渠、灌溉渠三个部分组成一条大渠，从泾河瓠口引水，流经今泾阳、三原、高陵、临潼、富平、渭南、蒲城入洛河，全长约126公里，灌溉农田115万亩，并在礼泉东北的谷口修筑干渠，使整个灌区处于干渠控制之下，即能灌及全区，又形成全面的自流灌溉系统，还建有退水渠用来减轻土壤盐碱化，采用“横绝”技术增加灌溉水源等。“渠成，注填淤之水，灌泽卤之地四万余顷，收皆亩一钟，于是关中为沃野，无凶年，秦以富强，卒并诸候，因命曰郑国渠。”郑国渠经过十余年的艰苦施工修成后，使贫瘠干旱的关中平原一跃成为旱涝保收的“天府之国”，关中农业生产迅速发展起来，按照今天的灌区规模划分也属于大型灌区，当时的亩产一钟约今250斤左右，每年增产的粮食可养活数十万人，极大增强了秦国实力，为秦统一中国奠定了坚实的物质基础，“疲秦之计”变成了“富秦之举”。十五年后，秦灭六国实现一统。
郑国渠运行150余年后，由于渠线过趋平缓而渠水混浊，渠道淤塞不畅，加之采用的横绝拦截漆、沮等水以入渠的措施，渠道的安全性又受到影响，以及河床下切等，灌溉效益锐减，已经很难发挥作用。公元前95年，汉武帝接受白公的建议，复“穿渠引泾水，首起谷口，尾入栎阳，注渭中，袤二百里，溉田四千五百余顷，因名曰白渠”。 白渠的渠线的设计与选择更加科学与合理，虽比郑国渠缩小了许多，约30余万亩，但白渠灌区亦成为供应首都长安城数十万人口衣食所需的重要基地，“关中之地，于天下三分之一，而人众不过什三；然量其富，什居其六”。设有水衡都尉，白渠在三辅都水管理之下。当时出现了我国最早的灌溉管理制度《水令》。《汉书·儿宽传》：“ 宽表奏开六辅渠 ，定水令以广溉田。”
唐代引泾工程达到鼎盛时期，灌溉面积达100万亩。唐郑白渠渠道工程更加完善，管理更加规范。渠首到三限闸为总干渠，总干渠下设置了太白、中白、南白三条干渠，故又称三白渠。支渠以下设有斗门，还有若干退水、泄水设施，每渠、每斗设有渠长、斗长。唐代中央政府颁布《水部式》，这是我国现存最早的一部水利法典。《水部式》许多规定是针对郑白渠制定的，诸如灌溉管理组织、用水制度、处理用水纠纷等都列入了条文。唐代的水能利用非常普遍，在渠道上设有碾硙，用于磨面等，政府制造了大量的水车发给老百姓用于灌溉。
丰利渠是郑国渠的第三代工程，渠首位置上移到泾河岩石岸上，渠首工程规模比郑白二渠首大而艰巨，渠道工程则沿用唐郑白渠。丰利渠首工程经过两次施工完成，溉田达二万五千余顷，宋微宗嘉其功，特赐名“丰利渠”。 丰利渠进步主要表现在引水口设置有闸门，并刻有标尺，可以调节水量。在灌溉管理上，更加细化，分水须有各县派人现场监视，确保公平。
王御史渠是继丰利渠运行200多年后，于元代中叶修建的引泾灌溉工程，渠首工程为低坝引水方式，石渠口为喇叭形，渠宽由7.3米收缩为4米，其轴线与现行渠道呈30度夹角。两岸山势陡峭，渠口正处在泾河弯道顶点位置，伸向泾河，至今每遇大水，水仍可至。
广惠渠修建于明成化年间，经过三次施工完成，施工前后达18年之久。广惠渠“穿山为腹，凿石渠一里三分，欲上收众泉，下通故道”，先后凿穿大、小龙山，工程十分艰巨，开创了古代引泾灌溉工程中凿洞引水的历史。明代的渠道管理分为官渠和民渠，渠道管理较为严格，现存天启年间的“兵巡关内道沈示”：如果有牛羊破坏渠岸，导致泥土落入渠内的，凡牛两头，羊十只以下的，管水员可直接检查，可以宰杀，自行处理，牛羊的主人不得追究。
清代的龙洞渠的管理，也有新的发展，龙洞渠为“拒泾引泉”灌溉工程，他是利用广惠渠的隧洞和沿山石渠，引龙洞泉并汇集众泉水而灌溉，初灌地7万余亩。
民国时期的泾惠渠是郑国渠的第六代工程，也是“关中八惠”的第一个工程，同时也是我国第一座运用近代科学技术兴建的大型灌溉工程。于1930年12月7日开工建设，1932年6月泾惠渠第一期工程竣工通水，1935年第二期工程完工，灌溉农田59.02万亩。其所产的粮食、棉花等源源不断输送到全国各地，有力支援了抗日战争。
中华人民共和国成立后，先后多次组织对灌区进行了续建配套与节水改造，基础设施面貌的得到了很大改善，灌溉面积达146.3万亩。
郑国渠的建成为秦统一中国奠定了坚实的物质基础，距今已有二干余年的历史，是中国古代著名的三大水利工程之一，直到今天仍然影响着关中地区的发展。2016年郑国渠申遗成功，成为陕西第一个世界灌溉工程遗产。郑国渠旅游景区位于陕西泾阳县王桥镇。
