A rómaiak idején Budapesten vízvezetékek, fürdők, csatornák épültek. Az i. sz. III. században a középületeket és lakóházakat vízöblítéses illemhelyekkel látták el. A szenny- és csapadékvizet csatornahálózat gyűjtötte össze és vezette a Dunába. A népvándorlás évszázadaiban a római közművek nagy része elpusztult.
A középkorban elterjedtek a vízvezetékek és vízemelő szerkezetek. 1416-ban épült meg a budai királyi vár vízemelő szerkezete, majd Mátyás uralkodása idején a közlekedőedények elvén működő vízvezetéket is készítettek. A szennyvizek ugyanakkor az utcák kövezetén folytak, és állandó járványveszélyt jelentettek. A városok fölösleges vizeit a területükön átfolyó patakok vezették le, amelyek emiatt állandó koleraveszélyt párologtató, bűzös mocsarakká váltak. A Rákos-árok szabályozását 1740-ben végezték el, mivel a kis esésű vízfolyás a városfalakon kívül eső új városrész szennyeit már nem lett volna képes elszállítani. Az 1790-es évet megelőző időből csatorna, a budai vár oldalának (Donáti utca) vörös márvány csatornaszakaszán kívül, alig maradt meg. A török uralom után a városok belső területein megjelentek a föld alatti csatornák is, amelyek eleinte csupán a csapadékvíz, később azonban szennyvíz elvezetésére is szolgáltak.
Budapest első szennyvízcsatornái (1780-1868)
A Budapest általános csatornázását megelőző korszakokban a csatornák építésénél egyrészt arra törekedtek, hogy minél rövidebb úton elérjék a Dunát, másrészt a csatornák szelvényeit a szükségletekhez képest jelentősen túl-méretezték. A pesti oldalon a legrégebbi az 1780-ban épült Zsibárus és Kötő utcai (jelenleg Párisi utca, Pesti Barnabás utca és Március 15. tér) csatorna, amely az Invalidus-ház (mai Fővárosi Önkormányzat) szennyvizeit vezette a Dunába. Ugyanebből az időből származott a Hal téri (Duna és Irányi utca közti) csatorna is. Óbuda csatornázása a hegyvíz-levezető árkokból alakult ki. A Cserepes, Nagyszombat, Galagonya, Dereglye utcákon, a Szépvölgyi úton, a Harcsa és a Kavics utcában nyílt árkok vezették el a záporvizeket és az épületek utcára kifolyó szennyvizeit is.
Az 1838-as nagy árvíz tragikus következményei nagy-mértékben hozzájárultak ahhoz az elhatározáshoz, hogy a főváros csatornázását a lakosság biztonságának és javainak védelmében megoldják. Az árvíz oka ugyanis a védgátak elégtelensége mellett az volt, hogy a csatornákat nem látták el zsilipekkel, így a gátak mögötti területeken a csatornákon keresztül tört fel a víz. Az első csatornázási szabályrendeletet 1847-ben hagyta jóvá a helytartótanács. Budapest csatornázásának történetében az első hivatalos adat a hálózat hosszáról az 1860-as évekből származik. Ekkor a Duna jobb partján 26 300 méternyi, bal partján 54 ezer méternyi és Budapesten összesen 80 300 méternyi csatorna volt. A főváros egyesítését közvetlenül megelőző időszakban csak Pesten folyt csatornaépítés.
Általános csatornázás a pesti oldalon (1869-1910)
Pest rendszeres csatornázásának megoldására 1869-ben Sir Morton Peto angol vállalkozó tervet nyújtott be a város főpolgármesteréhez. A vállalkozó ezzel együtt 250 ezer angol fontos ajánlatot tett a főgyűjtők megépítésére. A tervek kidolgozásánál figyelembe vették a Duna szabályozásának lehetőségeit, és a helyrajzi adottságokat. Mivel Pest, a Duna felé lejtő dombokkal övezett, tágas félmedencében fekszik, ezért a főgyűjtőknek olyan vonalvezetést választottak, amelyet a természetes környezet szabott meg. A város csatornázása olyan egyesített rendszerben történt, amelyben a háztartási, ipari szennyvizek, valamint a csapadékvíz egyetlen szelvényben folynak el. Egyesített rendszerű London, Hamburg, Frankfurt, Berlin és München csatornázása is. William Lindley angol mérnök tervei szerint 1868-ban megépült Pest város első vízvezetéke.
Általános csatornázás a budai oldalon (1873-1914)
A budai oldal hegyi vízfolyásai a szenny- és csapadékvizek levezetői voltak. Az Ördög-árkot 1873-ban beboltozták, hogy a patak bűze ne fertőzze a levegőt. Az 1875. június 25-én Budapestre zúdult katasztrofális zápor azonban fölszakította az árok boltozatát. Az újra beboltozott Ördög-árok Budapest legnagyobb méretű és vízvezető képességű főgyűjtő csatornája lett. Reitter tervei szerint épült meg a pesti oldalon a Dunába torkolló, csatornákat összekötő, első gyűjtőcsatorna, amely lehetővé tette a csatornák árvízi elzárását. Ez az 1876-os árvíz idején megvédte Pestet, míg Budát ismét a csatornákon keresztül öntötte el a folyó. Pesten a lezárt csatornák vizét gőzszivattyúk emelték a Dunába. Lechner Lajos 1876-ban elkészült és sokáig vitatott pályaműve alapján a főgyűjtő és a szivattyútelep kapacitását 27 m3/sec-ra emelték. Ennek az előrelátásnak köszönhető, hogy a főgyűjtőrendszer ma is képes eleget tenni a pesti oldal igényeinek. A főváros központi szivattyútelepe 1889-től 1894-ig épült. Hat pár szivattyú emelte a Dunába Pest ideérkező szennyvizeit. A szivattyúkat páronként egy-egy 200 lóerős gőzgép hajtotta meg. A telephez tartozó főgyűjtők 1907-ig épültek meg, hosszuk mintegy 25 km. Óbudán 1912-1917 között épült meg a főgyűjtő és szivattyútelep. Az elektromos üzemű gépekkel felszerelt telepet úgy helyezték el, hogy a budaújlaki vízmű kútjait a szennyvízbeömlés ne veszélyeztesse. A hegyi vizek levezetésére szolgáló Villányi úti főgyűjtőt 1915-1917 között építették meg. Az I. világháború után Budapesten építési konjunktúra kezdődött. A megnövekedett igények kielégítésére új csatornázási alaplétesítményekre volt szükség. Ebben az időben épült az angyalföldi és a kelenföldi szivattyútelep, és került sor a pesti külső kerületek és Kelenföld csatornázására is. Budapest csatornaellátottságának növelése mellett fontos feladat a meglévő hálózat karbantartása is.
Helyreállítás és fejlesztések a háború után (1945-1947)
A második világháború bombázásai és az ostrom következtében a csatornahálózat 153 helyen 3360 méter hosszban sérült meg. A csatornahálózaton kívül, súlyos károsodás érte az átemelőtelepeket is. Legjobban a központi szivattyútelep károsodott, mivel a telep 32 bombatalálatot kapott. Az óbudai szivattyútelep gépháza teljesen víz alá került. A bombatalálatok következtében a csatornákban mintegy 24 000 köbméter iszap rakódott le, és körülbelül 105 km-es szakaszon megbénult a hálózat működése.
A helyreállítások a háborút követően azonnal megkezdődtek. A szivattyútelepeken először a szennyvizek zavartalan lefolyását kellett biztosítani, ezután került sor a gépészeti berendezések javítására és pótlására, amit 1947-ben fejeztek be.
Az újjáépítések hőskorában, 1946. április 1-jén alakult meg a Budapest Székesfővárosi Csatornázási Művek. A Fővárosi Csatornázási Művek szervezetében a Hálózatfenntartási Osztály feladata a 3000 km-es hálózat megóvása.
A munka mára szinte teljesen gépesítetté vált. 1955-től az óriási iparosodás következtében a szennyvíz jelentős részét nem a háztartási, hanem az ipari szennyvíz jelentette. Ez fokozott veszélyt jelentett a Duna vízminőségére. Az ezredforduló után új, teljes biológiai tisztítást is végző szennyvíztisztító telepeket és a hozzájuk vezető gyűjtőhálózatot kellett kiépíteni.