自李冰创建都江水利工程起，经两汉到唐宋，主要的建筑材料，一直是“破竹为笼，以石实中”的竹石笼。竹石可以就地取材，施工简便，质地较软，适于多变的岷江河床。但它的缺点也很突出，不坚固，易遭洪水冲毁，不耐腐，必须经常更换。为了改变这些缺陷，从元朝起，人们提出了用铸铁和条石等材料来代替竹笼卵石的设想。四川肃政廉访使吉当普(蒙古族)和灌州判官张宏即用此法修堰，他们经过小范围的试验，证明切实可行后，在后至元元年到二年(公元1335—1336年)，推行于整个大修工程中。当时主要的水工建筑，多用石灰浆砌条石结构，条石之间铸铁锭联结，并用桐油拌石灰和麻丝填塞缝隙。其中关键工程——内外江的分水鱼嘴，甚至采用全铁结构，他们用16000斤生铁，铸成一个大铁龟，作为分水鱼嘴。这是都江水利工程中建筑材料的一次重大改革，是一次用永久性建筑来取代临时性建筑的尝试。它确实很有成就，使都江水利工程出现了以前不曾有的、几十年无大修的局面(图6)。
用全铁浇铸鱼嘴，到明朝时有所发展。元朝的铁龟鱼嘴虽然很坚固，但岷江河床的沙砾层很厚，当年安装铁龟鱼嘴时，虽然对基础也作了一些处理，但因挖得深度不够，几十年后，当基础被洪水淘空时，铁龟也就不起作用了。因此，当明朝后期再铸铁质鱼嘴时，除增加鱼嘴的用铁外，也很重视基础处理。工程进行于嘉靖二十九年(公元1550年)，由按察使佥事施千祥、崇宁知县刘守德等主持。先淘基坑，于基坑内密植300余根柏木桩，用沙砾填实后，再在上面砌筑厚石板和浇铸厚铁板。在这个基础上，再铸成两个“首合尾分”的大铁牛。这一工程共用铁72500斤。当时在牛身上铸有如下铸文“问堰口，准牛首；问堰底，寻牛趾；堰堤广狭顺牛尾。水没角端诸堰丰，须称高低修减水”。这一工程仍然因为基础不够深厚，几十年后被毁。
图6 元朝都江堰渠首示意图(鱼嘴在白沙河附近)
除渠首工程外，明朝中后期也比较重视渠系工程的建设。据统计，正德年间(公元1506—1521年)，全灌区有堰471座，100多年后，到天启年间(公元1621年—1627年)，堰数增加到了608座。都江水利工程的特点之一是以堰分水，每增一堰，便增一渠。堰的增加，表明了渠系的发展和溉田面积的扩大。
明末清初，战争连绵，都江堰工程遭到严重的破坏。从康熙后期起，四川政局比较稳定，都江水利工程又得到了恢复和发展。在清朝，阿尔泰和丁宝桢等对都江水利的建设，都作出了很大的贡献。
阿尔泰，满洲正黄旗人。巡抚山东七年，兴修水利，颇有政绩。擢四川总督后，重视都江水利工程的修建。从乾隆二十八年到三十一年间(公元1763年—1766年)，对加固大鱼嘴和在岷江上游蓄水，都作了重要尝试。他鉴于以往鱼嘴被毁，与基础工程不固有密切关系，于是，修建鱼嘴时，要求改进基础工程，下令淘挖沙石，必须比过去加深三尺。他为了保证四川平原春耕用水，下令在岷江上游的山区筑堰蓄水。这一措施不仅可以保证春耕用水，而且在夏秋时还有拦洪和拦沙作用。
清朝治理都江堰的工程中，光绪三年底到四年初(公元1878年1—4月)，四川总督丁宝桢主持的大修，应该说非常出色。丁氏的工程大而彻底，一些重要建筑，他都加以改造，用浆砌条石、固以“铁锭”来代替卵石竹笼。其中都江鱼嘴砌筑成底深一丈、高二丈、长16丈的庞然大物，十分坚固。又深挖河床、砌高堤岸。河床挖深到1.2丈到1.4丈，淘挖土石达40多万市方(长宽各一丈、厚一尺为一市方)。堤岸增高1.6丈以上，内外江共砌堤岸超过12000丈。由于工程质量较好，因此，虽在当年遇到一次特大洪水，除略有损失外，未酿成大灾。
经过2000多年的努力，都江灌区达到了历史上最好的水平。道光年间(公元1821—1850年)，灌区发展到了成都、华阳(治所在今成都市)、汉州(治所在今广汉)、金堂、双流、新津、眉州(治所在今眉山县)、新都、新繁、温江、郫县、崇宁(郫县西北)、彭县、灌县、崇庆等15州县，溉田面积近300万亩。
中华民国时期，因为战争和政局不稳的影响，它的溉田面积略有缩小，1949年为288.39万亩。
在古代，都江水利建设虽然取得了巨大的成就，但是由于历史的局限，那时，对这一工程的建设，既不可能有全局的规划，也不可能有先进的水工技术。因此，就必然产生这样的情况和问题：即一方面丰富的岷江水只能利用一小部分，绝大部分仍然白白地流失。另一方面，辽阔的川西地区，只有小部分农田得到岷江水的灌溉，大部分耕地仍然是望天田，农业生产没有保证。
新中国成立后，充分发挥现代科学技术的作用，从全局出发，重新布置都江灌溉系统，建成了大型的钢质节制闸、输水隧洞和调节水库等，使绝大部分的岷江水都得到了利用。到80年代中期，都江水利的溉田面积，迅猛增加到1100万亩。此外，它还为现代城市提供了工业用水和生活用水。