元朝大运河开凿的新河道是通惠河和会通河。
元朝政府陆续修凿完成的京杭大运河全长3000余里，北起大都，南达杭州，沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大流域。元代大运河除对当时的统治集团提供便利外，更重要的是，促进了南北经济文化的交流，也为明清运河的畅通以至现代大运河的水运条件奠定了基础。
元朝推翻南宋以后，仍利用隋唐运河旧道转运漕粮，其路线大致为：由长江辗转入淮，逆黄河上达中滦旱站（今河南封丘西南），陆运180里至淇门（今河南浚县西南），再入御河（今卫河），水运至大都。因运河河道多有壅塞，水陆转运颇多不便，而海上运路往往风信失时，又多倾覆。
于是，元朝政府着手组织对大运河进行了大规模的治理与修凿。 至元十三年（1276年）开始修凿济州河。至元十七年（1280年），疏通了通州运河。至元十八年至二十年，由奥鲁赤主持引汶水、泗水，从济州（今山东济宁）西北到须城安山（今山东东平西南）长150多里的济州河开通。
漕路由淮河入泗水（今中运河），经过济州河北抵安山，出大清河（今黄河下游），再经东阿、利津入海，然后由海运入直沽（今天津大沽口）转到大都。后因海口淤沙壅阻，运道不畅，又改由东阿陆运至临清（今山东临清南）入御河，水运至大都。至此，元代南北航运除东阿、临清之间一二百里陆路外，已经大致沟通。
至元二十六年（1289年），大元朝廷采纳寿张县尹韩仲晖等人建议，开会通河以疏运道。会通河自须城安山西南起，分梁山泊水源北流，经寿张（今山东梁山西北）西北和东昌（今聊城），至临清入御河，全长250余里。此工程历时6个月，中途建水闸30处，可随时调整流量。
至此，南北航运已全线沟通。 至元二十八年（1291年），元廷按照郭守敬设计的方案开凿了通惠河。通惠河导昌平县白浮村神山泉，通双塔榆河，引一亩、玉泉诸水入城，汇于积水潭，又东折而南，出文明门（今崇文门）至通州高丽庄入白河。后长164里，中设水闸21处，大体每十里置一片闸。
工程历时1年。河成之后，漕船可以一直驶入大都城，从此减免了都民陆路辗转之劳，公私便之；同时还有利于大都的园林建设。 由通州南下至白河北运河北段，上接通惠河，下通大沽河，是南北通航要道，但是，由于所依赖的潞河（白水、榆水、浑水合流）水源不足，河道浅涩，通行不便。
至元三十年（1294年），元世祖忽必烈采纳漕运使司建议，又引小渠水入榆水，以增加流量，便利行舟。 至元末年，元廷还曾对相当于旧邗沟的扬州运河进行了疏通。扬州运河在灭宋之后逐渐壅塞，虽连年疏通，但收效不够明显。至延四年（1317年）方疏浚畅通。
至治年间（1321-1323），又对属江南运河的镇江支流进行疏凿。疏凿河段自镇江至常州武进县吕城坝（今江苏丹阳东南），长131里。疏凿后河面加阔至5丈（约17米）、底阔3丈（近10米）、深6尺（2米有余）。同时，还开浚了镇江运河的重要水源——练湖（今江苏丹阳北）。
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