元代全国政治中心移到北京后，为了缩短从北京到杭州绕道洛阳的航线，１２８３—１２９３年，先后挖通了北京到通县的通惠河、山东临清到东平的会通河、东平到济宁的济州河。把运河改成直线后，比隋代京杭运河缩短了９００多公里。

　　元大将伯颜在征南宋期间，已深感水路对军事和经济的重要性，从而“遍访自江都达大都河道”。灭南宋之后，在伯颜等重臣支持下，忽必烈命郭守敬“查勘宋金以来汶、泗相通河段”，以备重开运河。

　　直通大都的大运河并不在一个水平面上，沿途地势三起三伏，最高处是山东境内的南旺镇。人们将这里称为“南旺水脊”。郭守敬来到济宁、东平、临清等地考察，精心设计出了爬越“水脊”的方案。

　　会通河是在平地开河，沿途多丘陵，地形高低起伏，主水源靠的是汶水，要建造出一系列起到与现代船闸相同作用的船闸加以节制，从１２８９年起，到１３２５年止，用役工２５１．０７４８万人次，前后历时３６年之久才始告最后完工，这无疑是中国运河史上最大的工程之一。

　　“元代运河的设计存在不少缺陷，新开河段水量分配不合理，泗水和汶水自济宁南下容易，北上困难，还有就是运河本身开挖规格偏低。”山东省运河文化研究中心首席专家李泉告诉记者，“通过运河运直大都的漕粮每年不过二三十万石，不及漕粮总量的十分之一。”