在新疆，農田水利的設施中，除上述明渠外，還有一類是坎兒井。它是以地下水為水源的自流灌溉工程，是雪山前沿、氣候特別乾燥的斜坡地上最理想的水利設施。
南疆吐魯番和哈密兩盆地，便是最理想的修建坎兒井的地區。它們都位於天山南麓，地下蘊藏著豐富的雪水。盆地有一定的坡度，鑿渠將盆地北緣地下的雪水開發出來，便可進行自流灌溉。這裡雨量極為稀少，全年只有幾十毫米，而氣候乾燥，年蒸發量高達幾千毫米，蒸發量是降雨量的100多倍 ，採用明渠灌溉，渠水多被蒸發，而蒸發對坎兒井的威脅極小。
坎兒井又稱井渠，由豎井、暗渠、明渠等幾部分組成，每條坎兒井的長度，由一二里到一二十里不等。暗渠是地下渠道，其作用為攔截地下水，並將它引出地面。暗渠每隔一二十米，便在其上立一豎井，井深從幾米到幾十米，視含水層深淺而定。每條暗渠的豎井，少則幾眼，多則一二百眼。它是穿鑿、修理暗渠時掏挖人員的上下通道，又有出土、通風、採光等作用，還依靠它來確定暗渠的坡度和方向。明渠將從暗渠中引出的地下水，導入農田，灌溉莊稼(圖12)。
西域何時開始興建坎兒井？多數學者認為可以上溯到西漢。理由是，自漢武帝起，西漢大力經營西域，並在輪台、渠犁(今庫爾勒境)、車師(今吐魯番境)等地駐兵屯田。這一帶雨量稀少，空氣乾燥，屯田時必須興修水利，特別是很少蒸發威脅的坎兒井。他們認為，穿鑿坎兒井技術，在屯田西域之前，在興建龍首渠時即已掌握，而車師等地地下水的資源又很豐富，駕輕就熟，完全可以在西域發展井渠灌溉。
學者們還認為，西漢時井渠技術西傳，在史籍中也隱約可見。《漢書·西域傳》載，宣帝元康二年(公元前64年)，「遣破羌將軍辛武賢將兵萬五千人至敦煌，遣使者案行表(行軍地圖)，穿卑鞮〔di低〕侯井以西，欲通渠轉谷……」三國時人孟康對卑鞮侯井加以注釋，說：卑鞮侯井，「大井六，通渠也，下泉流湧出。在白龍堆東土山下。」根據這些記載和解釋，學者們說，卑鞮侯井就是井渠，白龍堆位於羅布泊東，當時既能用修建井渠來增加漕渠的水量，當然也會在西域興建井渠灌田。
上述的理由和依據，值得重視。但推論較多，依據也嫌單薄。西漢時，西域是否已用井渠溉田，當有待於地下遺物、遺迹的發現。
與西漢不同，從魏晉到隋唐，有關西域井渠的資料逐漸增多，有文字記載，也有遺迹出土。
新疆水利廳廳長維吾爾·米努甫和新疆人大常委會副主任王鶴亭，各在自己的論文中指出，中華人民共和國成立以來，在新疆一些地方修建水庫時，曾發現了一批十分古老的井渠遺迹。米努甫在文中所舉的古老井渠遺迹在吐魯番金勝口水庫區。這條古井渠長約100米，已經乾涸；有七個豎井，每個豎井相隔約10米；暗渠出口處，有一段已坍壞成明渠。與古渠遺迹同出的還有古陶和古城等。經鑒定，屬於魏晉時文物。這條古老井渠，當有一千五六百年的歷史。
王鶴亭所論述的古老井渠，位於高昌故國 東面，鄯〔shan善〕善縣魯克沁西北。這裡發現的不只在同一層面上的三條廢棄的井渠，而且在三條古井渠下面，還有許多廢棄井渠。這批古井渠竟毀滅了一個新水庫。王鶴亭說，中華人民共和國成立後，在這裡建了一座名叫「海洋」的水庫。蓄水不久，即由漏水潰決。「經檢查，是由於水庫下面埋有三道廢棄的老坎兒井。經過很大的工程回填後，再次蓄水，又發生了決口，原因是深處還有很多廢棄的老坎兒井，修不勝修。」新水庫只好報廢。文章認為，修建這批坎兒井的時間，約在1000年以上，相當唐朝前後。
唐朝，吐魯番已有井渠，不僅見之於遺迹，還見之於第一手文獻資料——《吐魯番出土文書》。如高昌縣阿斯塔那唐墓出土的有關田產的文字，就不止一次地提到井渠、胡麻井渠等名稱。其中「胡麻井渠 」的規模似乎不小，可灌高昌城北和城西的農田(圖13)。
宋、元、明三代，有關新疆井渠的資料，目前掌握較少，特別是宋、元兩代。至於明代，80年代普查時，已發現了一批。以新疆坎兒井最多的吐魯番市為例，在445條新舊坎兒井中，歷史在350—500年的，有10多條 。應該說，它們都是明朝修建的。
清朝新疆的水利建設很有成就，無論是普通灌渠，還是坎兒井。特別是清朝後期，由於林則徐、左宗棠等人的努力，發展很快。
有如前述，林則徐在遠謫回疆期間，曾受伊犁將軍布彥泰之命，與喀喇沙爾辦事大臣全慶共同建設南疆水利。他們除在那裡修建許多明渠外，又大力擴展坎兒井工程，由吐魯番擴大到托克遜、伊拉里克等地。後來，林則徐雖被清政府調回內地，但他開始的這一擴展坎兒井工作，仍然得到新任的伊犁將軍薩迎阿的重視和支持，終於使吐魯番盆地的官坎，由原來的30多條，增加到100多條，並使托克遜與吐魯番一樣，成為坎兒井比較密集的地區。在修建官坎的推動下，民間也紛紛修建這種工程。到19世紀60年代前期，吐魯番、托克遜的官坎、民坎多至800餘條，鄯善也有300多條。
回疆坎兒井第二次大發展在1878年左宗棠粉碎阿古柏入侵之後。由於左氏把恢複、發展回疆水利，作為善後工作的重要內容之一，所以在短短的三年中，當1881年，他調離回疆時，便已取得了顯著的成績，除修復吐魯番的官坎外，又在其他一些地方，如連木沁(吐魯番盆地東部)、鄯善等地，新建官坎185條。當時百姓重建民坎的積極性也很高。10年以後，連木沁以西的吐魯番盆地上，建成的「坎爾以千百計」。
清朝新疆坎兒井的發展，雖然與林則徐、左宗棠等一批官吏的推動有關，但是更主要的是當地維吾爾族、漢族、回族等人民辛勤勞動的結果。其中維吾爾族人的貢獻尤大，可以說大部分的坎兒井，都是他們穿鑿的。
不僅如此，研究者認為，坎兒井工程的重要結構之一——澇壩，也是維吾爾族人民創造的。古代的井渠，主要由暗渠、豎井、明渠三部分組成。維吾爾族發展了坎兒井的結構，又增加了「澇壩」。澇壩是維吾爾語，其含義與漢語中的蓄水池相當。澇壩具有重要的作用。一是蓄水。它位於暗渠的出口處，可將冬季從暗渠中流出的水儲存於此。新疆冬季氣溫太低，農業生產停頓，而坎兒井卻在繼續出水。澇壩便可將冬水儲存起來，可供來春使用。二是曬水。這裡的地下水，主要來源是融雪，水溫很低，如從暗渠引出，立即循明渠灌溉農田，低溫便會嚴重影響莊稼發育。引出的水，只有先儲存在澇壩中，經過晾曬後，再灌溉農田，才利於作物生長。三是便於統一調配農田用水。澇壩的創建，使坎兒井工程更臻完備。
目前，吐魯番和哈密兩盆地的坎兒井共約1000多條，暗渠的總長度約5000公里，可與歷史上的萬里長城和京杭大運河媲美。