自李冰修建都江水利后，由于它经济效益显著，一直受到后人的重视，2000多年来，不仅注意维修，而且多有扩建和创新。
两汉是都江水利初步发展时期。西汉景帝(公元前156年—前141年)末年，当时著名的地方官吏、蜀郡郡守文翁组织人力，在灌口山(今灌县西北)下的湔江上开口凿渠，分湔江水向东北流，灌溉繁县(治所在今彭县西北)一带1700顷农田。这条新开的灌渠，便是后来的蒲阳河，是后来都江灌区主要干渠之一。这一工程把都江灌区扩大到成都平原的北部。东汉时期，在广都县(大体相当今之双流县)凿了一条20多里的渠道，从郫江下游引水，溉望川源一带农田，又使都江灌区向成都西南方向扩展。
唐宋时，都江水利系统进一步发展，渠首工程渐臻完备，渠系增加，灌区扩大。
唐高宗龙朔年间(公元661—663年)，筑成侍郎堰和百丈堤。百丈堤位于内江左侧，建造目的是要保护左侧堤岸，便于漂木顺堤南入宝瓶口。侍郎堰位于虎头岩对岸下方，因它具有特殊的泄洪排沙作用，将进入内江的过量洪水和水中的泥沙，翻堰排到外江，后人便改称为飞沙堰。它与宝瓶口、大鱼嘴合称为都江水利三大渠首工程。据当代实测，岷江发水、内江的流量每秒超过1000立方米时，便有40%的洪水和98%泥沙，从飞沙堰排出。当年的侍郎一飞沙堰，由于技术的限制、泄洪、排沙的效果，可能比不上现代，但也不会相差太远。侍郎一飞沙堰所以泄洪、排沙的效果好，除了它遵循李冰“低作堰”这一重要原则外，便是选位恰当的缘故。它既位于虎头岩对岸的下方，而虎头岩是一座突出的岩体，可以将内江洪水和水中泥沙导至飞沙堰，排到外江。它又离宝瓶口不远，宝瓶口有很好的控水作用，即便内江的流量每秒高达3000立方米，宝瓶口的进水量也在700立方米左右。这样，洪水就在宝瓶口外形成洄流，使大量的水、沙翻过侍郎堰，排往外江。
李冰兴建都江水利时，已在三江中建有石人水尺，并提出了“深淘滩、低作堰”的原则。关于深淘滩，相传当年李冰曾在凤栖窝下的河床中埋石马作标记。低作堰的标准没有规定，到宋朝，经过长期实践后，这两者都有重大的改进。当时已在宝瓶口的石壁上刻有10划的水尺，每划一尺。水到六划，便可满足灌溉需要，如有多余，则从侍郎堰排泄外江。为了配合宝瓶口六划的进水量，所以对侍郎堰的高度，又作了这样的规定：“岁修侍郎堰，必以竹为绳，自北引而南，准水则第四为高下之度。”
与改进渠首工程的同时，在灌区，除维修旧渠外，又凿了许多新渠。
在唐朝，比较重要的有，武则天统治期间(公元684年-704年)，长史刘易从在唐昌(郫县西北)、九陇(彭县)境内凿渠，也从江沱引水，灌溉两县的农田，使西汉文翁所开辟的灌区进一步扩大。这一灌渠便是今天人民渠的上段。唐朝穿凿的更重要的工程是远济(亦称通济)堰。远济堰在开元二十八年(公元740年)由益州地方官吏章仇兼琼主持穿凿。它从新津邛江(南河)口引渠南下，长120里，至眉州(治所在今眉山县)入岷江，溉田16万亩。到唐末，远济渠更名为通济渠，眉州剌史张琳加以整修和扩建，溉田面积大幅度增加，史载达15000顷。由于两人在水利建设方面的贡献很大，所以后来有这样一首诗讴歌他们：
前有章仇后张公，疏决水利粳稻丰。
南阳杜诗不可同，何不用之伐天工。
两宋对都江堰的维修和扩建也十分重视。它订有岁修制度，岁修时，并且要求对施工情况，如河道的高低、宽窄、深浅，灌田面积的大小，使用材料的名称和数量，施工的人数和主持官员的姓名等，都必须详记于册，以便年终考核。并修建了许多工程。比较重要的，在内江灌区，穿凿了分为九支的石渠水系。它就是后来内江灌区四大渠系之一——江安河的前身。在外江灌区，在四川安抚制置使李璆〔qiu求〕主持下，修复了通济渠。修复后的通济渠，可灌“眉田百万顷”。经过两宋的维修和扩建，都江堰灌区发展到了12个州县。