自李冰創建都江水利工程起，經兩漢到唐宋，主要的建築材料，一直是「破竹為籠，以石實中」的竹石籠。竹石可以就地取材，施工簡便，質地較軟，適於多變的岷江河床。但它的缺點也很突出，不堅固，易遭洪水沖毀，不耐腐，必須經常更換。為了改變這些缺陷，從元朝起，人們提出了用鑄鐵和條石等材料來代替竹籠卵石的設想。四川肅政廉訪使吉當普(蒙古族)和灌州判官張宏即用此法修堰，他們經過小範圍的試驗，證明切實可行後，在後至元 元年到二年(公元1335—1336年)，推行於整個大修工程中。當時主要的水工建築，多用石灰漿砌條石結構，條石之間鑄鐵錠聯結，並用桐油拌石灰和麻絲填塞縫隙。其中關鍵工程——內外江的分水魚嘴，甚至採用全鐵結構，他們用16000斤生鐵，鑄成一個大鐵龜，作為分水魚嘴。這是都江水利工程中建築材料的一次重大改革，是一次用永久性建築來取代臨時性建築的嘗試。它確實很有成就，使都江水利工程出現了以前不曾有的、幾十年無大修的局面(圖6)。
用全鐵澆鑄魚嘴，到明朝時有所發展。元朝的鐵龜魚嘴雖然很堅固，但岷江河床的沙礫層很厚，當年安裝鐵龜魚嘴時，雖然對基礎也作了一些處理，但因挖得深度不夠，幾十年後，當基礎被洪水淘空時，鐵龜也就不起作用了。因此，當明朝後期再鑄鐵質魚嘴時，除增加魚嘴的用鐵外，也很重視基礎處理。工程進行於嘉靖二十九年(公元1550年)，由按察使僉事施千祥、崇寧知縣劉守德等主持。先淘基坑，於基坑內密植300餘根柏木樁，用沙礫填實後，再在上面砌築厚石板和澆鑄厚鐵板。在這個基礎上，再鑄成兩個「首合尾分」的大鐵牛。這一工程共用鐵72500斤。當時在牛身上鑄有如下鑄文「問堰口，准牛首；問堰底，尋牛趾；堰堤廣狹順牛尾。水沒角端諸堰豐，須稱高低修減水」 。這一工程仍然因為基礎不夠深厚，幾十年後被毀。
除渠首工程外，明朝中後期也比較重視渠系工程的建設。據統計，正德年間(公元1506—1521年)，全灌區有堰471座，100多年後，到天啟年間(公元1621年—1627年)，堰數增加到了608座。都江水利工程的特點之一是以堰分水，每增一堰，便增一渠。堰的增加，表明了渠系的發展和溉田面積的擴大。
明末清初，戰爭連綿，都江堰工程遭到嚴重的破壞。從康熙後期起，四川政局比較穩定，都江水利工程又得到了恢複和發展。在清朝，阿爾泰和丁寶楨等對都江水利的建設，都作出了很大的貢獻。
阿爾泰，滿洲正黃旗人。巡撫山東七年，興修水利，頗有政績。擢四川總督後，重視都江水利工程的修建。從乾隆二十八年到三十一年間(公元1763年—1766年)，對加固大魚嘴和在岷江上游蓄水，都作了重要嘗試。他鑒於以往魚嘴被毀，與基礎工程不固有密切關係，於是，修建魚嘴時，要求改進基礎工程，下令淘挖沙石，必須比過去加深三尺。他為了保證四川平原春耕用水，下令在岷江上游的山區築堰蓄水。這一措施不僅可以保證春耕用水，而且在夏秋時還有攔洪和攔沙作用。
清朝治理都江堰的工程中，光緒三年底到四年初(公元1878年1—4月)，四川總督丁寶楨主持的大修，應該說非常出色。丁氏的工程大而徹底，一些重要建築，他都加以改造，用漿砌條石、固以「鐵錠」來代替卵石竹籠。其中都江魚嘴砌築成底深一丈、高二丈、長16丈的龐然大物，十分堅固。又深挖河床、砌高堤岸。河床挖深到1.2丈到1.4丈，淘挖土石達40多萬市方(長寬各一丈、厚一尺為一市方)。堤岸增高1.6丈以上，內外江共砌堤岸超過12000丈。由於工程質量較好，因此，雖在當年遇到一次特大洪水，除略有損失外，未釀成大災 。
經過2000多年的努力，都江灌區達到了歷史上最好的水平。道光年間(公元1821—1850年)，灌區發展到了成都、華陽(治所在今成都市)、漢州(治所在今廣漢)、金堂、雙流、新津、眉州(治所在今眉山縣)、新都、新繁、溫江、郫縣、崇寧(郫縣西北)、彭縣、灌縣、崇慶等15州縣，溉田面積近300萬畝。
中華民國時期，因為戰爭和政局不穩的影響，它的溉田面積略有縮小，1949年為288.39萬畝。
在古代，都江水利建設雖然取得了巨大的成就，但是由於歷史的局限，那時，對這一工程的建設，既不可能有全局的規劃，也不可能有先進的水工技術。因此，就必然產生這樣的情況和問題：即一方面豐富的岷江水只能利用一小部分，絕大部分仍然白白地流失 。另一方面，遼闊的川西地區，只有小部分農田得到岷江水的灌溉，大部分耕地仍然是望天田，農業生產沒有保證。
新中國成立後，充分發揮現代科學技術的作用，從全局出發，重新布置都江灌溉系統，建成了大型的鋼質節制閘、輸水隧洞和調節水庫等，使絕大部分的岷江水都得到了利用。到80年代中期，都江水利的溉田面積，迅猛增加到1100萬畝。此外，它還為現代城市提供了工業用水和生活用水。