自李冰修建都江水利後，由於它經濟效益顯著，一直受到後人的重視，2000多年來，不僅注意維修，而且多有擴建和創新。
兩漢是都江水利初步發展時期。西漢景帝(公元前156年—前141年)末年，當時著名的地方官吏、蜀郡郡守文翁組織人力，在灌口山(今灌縣西北)下的湔江 上開口鑿渠，分湔江水向東北流，灌溉繁縣(治所在今彭縣西北)一帶1700頃農田。這條新開的灌渠，便是後來的蒲陽河，是後來都江灌區主要乾渠之一。這一工程把都江灌區擴大到成都平原的北部。東漢時期，在廣都縣(大體相當今之雙流縣)鑿了一條20多里的渠道，從郫江下游引水，溉望川源一帶農田，又使都江灌區向成都西南方向擴展。
唐宋時，都江水利系統進一步發展，渠首工程漸臻完備，渠系增加，灌區擴大。
唐高宗龍朔年間(公元661—663年)，築成侍郎堰和百丈堤。百丈堤位於內江左側，建造目的是要保護左側堤岸，便於漂木順堤南入寶瓶口。侍郎堰位於虎頭岩對岸下方，因它具有特殊的泄洪排沙作用，將進入內江的過量洪水和水中的泥沙，翻堰排到外江，後人便改稱為飛沙堰。它與寶瓶口、大魚嘴合稱為都江水利三大渠首工程。據當代實測，岷江發水、內江的流量每秒超過1000立方米時，便有40%的洪水和98%泥沙，從飛沙堰排出。當年的侍郎一飛沙堰，由於技術的限制、泄洪、排沙的效果，可能比不上現代，但也不會相差太遠。侍郎一飛沙堰所以泄洪、排沙的效果好，除了它遵循李冰「低作堰」這一重要原則外，便是選位恰當的緣故。它既位於虎頭岩對岸的下方，而虎頭岩是一座突出的岩體，可以將內江洪水和水中泥沙導至飛沙堰，排到外江。它又離寶瓶口不遠，寶瓶口有很好的控水作用，即便內江的流量每秒高達3000立方米，寶瓶口的進水量也在700立方米左右。這樣，洪水就在寶瓶口外形成洄流，使大量的水、沙翻過侍郎堰，排往外江。
李冰興建都江水利時，已在三江中建有石人水尺，並提出了「深淘灘、低作堰」的原則。關於深淘灘，相傳當年李冰曾在鳳棲窩下的河床中埋石馬作標記。低作堰的標準沒有規定，到宋朝，經過長期實踐後，這兩者都有重大的改進。當時已在寶瓶口的石壁上刻有10劃的水尺，每劃一尺。水到六劃，便可滿足灌溉需要，如有多餘，則從侍郎堰排泄外江。為了配合寶瓶口六劃的進水量，所以對侍郎堰的高度，又作了這樣的規定：「歲修侍郎堰，必以竹為繩，自北引而南，准水則第四為高下之度。」
與改進渠首工程的同時，在灌區，除維修舊渠外，又鑿了許多新渠。
在唐朝，比較重要的有，武則天統治期間(公元684年-704年)，長史劉易從在唐昌(郫縣西北)、九隴(彭縣)境內鑿渠，也從江沱引水，灌溉兩縣的農田，使西漢文翁所開闢的灌區進一步擴大。這一灌渠便是今天人民渠的上段。唐朝穿鑿的更重要的工程是遠濟(亦稱通濟)堰。遠濟堰在開元二十八年(公元740年)由益州地方官吏章仇兼瓊主持穿鑿。它從新津邛江(南河)口引渠南下，長120里，至眉州(治所在今眉山縣)入岷江，溉田16萬畝。到唐末，遠濟渠更名為通濟渠，眉州剌史張琳加以整修和擴建，溉田面積大幅度增加，史載達15000頃。由於兩人在水利建設方面的貢獻很大，所以後來有這樣一首詩謳歌他們：
前有章仇後張公，疏決水利粳稻豐。
南陽杜詩 不可同，何不用之伐天工。
兩宋對都江堰的維修和擴建也十分重視。它訂有歲修制度，歲修時，並且要求對施工情況，如河道的高低、寬窄、深淺，灌田面積的大小，使用材料的名稱和數量，施工的人數和主持官員的姓名等，都必須詳記於冊，以便年終考核。並修建了許多工程。比較重要的，在內江灌區，穿鑿了分為九支的石渠水系。它就是後來內江灌區四大渠系之一——江安河的前身。在外江灌區，在四川安撫制置使李璆〔qiu求〕主持下，修復了通濟渠。修復後的通濟渠，可灌「眉田百萬頃」 。經過兩宋的維修和擴建，都江堰灌區發展到了12個州縣。