北海、中、南海，及什刹海是一个水系。水系早为永定河故道，后开挖为高梁河，元代又建通惠河作为漕运水道，建金水河为皇宫输水。这些湖泊古代为调蓄供水的水库。

高梁河，又叫高梁水。据《水经注》记知，其源有二，一源出蓟城（广安门一带）西北平地泉（在紫竹院公园内）；一首受㶟水（永定河古名）于戾陵堰（在石景山附近），下流与源出蓟城西北之水合流。东注，经蓟城北，下游分两派；一派转东南流，西距蓟城十里，下注㶟水，其河道大致经积水潭、什刹海、北海、中海等地，趋而东南，经左安门附近，下至马驹桥一带汇入㶟水（凉水河为其故道）。一派东流，至潞县（通州区前身）北注入鲍邱水（潮河旧名），其河道大致与德胜门外护城河及东直门外坝河相当。该河上下游河道实为东汉以前的㶟水故道。

元代，利用高梁河进行漕运，高梁河又称玉河（即御河），是通惠河上游的一段，发挥着为大都漕运汇集和输送水源的作用。什刹海是通惠河漕运的终点码头及调蓄水库。

此外，明、清时期，原供给太液池水源的金水河注入长河，太液池（北海及中、南海）水源改由什刹海供给。

北护城河，什刹海水系北侧，建国前起自西直门北的三岔河口（上游纳进长河），东行过德胜门、安定门至东北城角，与东护城河相接。1970年代治理后，北护城河上段（流域面积0.76平方公里）改道部分的河段为暗沟，新河道改到第一轧钢厂北侧，西接长河下游暗沟，东行穿过地铁车辆段，入北护城河明河，至德胜门全长1877米。下段：自德胜门至城东北角，全长4995米，流域面积10.5平方公里，最大流量90立方米每秒，其中30立方米每秒分入坝河。另分亮马河、东护城河分洪。2002年，什刹海入口处的汇通祠瀑布景观“屏山听瀑”，恢复工程竣工。。

岔河，从甘露胡同向北通往鼓楼西大街的岔河。留下甘水桥、大石桥、小石桥、小八道湾等地名。1948年“北平市全图”标明。

月牙河，开凿时间为明代中期，开凿目的是解决向太液池输送水源问题。西起德胜桥，东至前海西北侧的响闸。路经的羊房胡同、柳荫街、前海西街等，长度约1000米。因月牙河两侧遍植杨柳，环境优美，也被文人称为“杨柳湾”。

套河，旧时什刹海周边有一圈“套河”，形成年代可能与开凿月牙河相同。目的是为了调节什刹海注入水量。

月牙河与套河消失时间在解放初期。月牙河埋入地下成为暗河，套河则被填埋。政府在德胜桥东西两侧开凿了引水渠，使上游来的水通过引水渠直接流向什刹海。

什刹海西侧，原来也有一条河，连通西海和前海，后建成街巷，柳荫街即其一段。21世纪初恢复，恢复时间不明确。

北海和什刹前海之间，还有一条浴蚕河，堪称北京市最短的一条河。全长仅百米左右，掩盖在西步粮桥下，是由什刹海向北海、中南海供水的枢纽河道。

内城河系，包括什刹海、北海、中南海、内外金水河和御河。建国前，水源自北护城河的铁棂闸入城，经积水潭、李广桥明渠、什刹西小海，过西压闸后分两支：一支入北海、中南海，出南海日知阁闸，经织女河、玉带河、菖蒲河入御河；另一支经蚕坛、濠濮涧，沿景山西墙外入筒子河，又经故宫内河（即内金水河）由南筒子河流出入菖蒲河。

御河，是什刹海的泄水河道。建国前起自什刹前海的地安闸（即古代“澄清闸”），经地安桥、东不压桥南下至东华门的望恩桥入暗沟，全长4.6公里，是元代通惠河的一部分。建国后1951年至1952年曾全线疏浚，共挖土方2.85万立方米。1956年至1957年全线改为暗沟，暗沟自地安桥下穿过，向西延伸至什刹海岸边，并建两孔手动机闸，以控制水位。保留了地安桥，废除了澄清闸。为保护与北京城历史沿革密切相关的河湖水系，2000年，结合万宁桥（后门桥）保护，恢复了御河起端河道。

什刹海，在古代是一片宽阔的水域，古高梁河通过之处。元代发展水路运输，利用这一带水域作为停舶之所。当时水中有小岛，岛上有鸡狮石，故称鸡狮潭或鸡石潭，又称积水潭、元武池、海子等。元代的积水潭比20世纪以后的什刹海水面大得多，其水源来自西北部山区的白浮泉和其他诸泉，自和义门北入城，出口有二，一是向东南入通惠河，一是向东入坝河。明代将水域一部分割于城外，城内部分仍称积水潭、或海子、海子套、莲花池、净业湖、北湖等，但船只不再入城。其水源也有变化，白浮引水工程废弃后，引玉泉山水经西湖（现昆明湖）至德胜门西水关入积水潭；出口除东南流经海子闸（现地安闸以东）排出外，并向南经步梁桥入“三海”。

从明代水系图看，尚另有水渠自积水潭直通步梁桥以北。至清代，这片水域逐渐分为三部：西部仍称积水潭、中部因明代于北岸建有什刹海庙，故称什刹海；南部莲花很多，故称莲花泡子。清末民初，则通称什刹海，并按水域将积水潭、什刹海、莲花泡子分别称为什刹西海、什刹后海和什刹前海。在这期间，什刹西海与什刹后海的水路断开，水流绕经李广桥明沟入前海，再由前海经银锭桥入后海。使得水面面积减少，稻田面积增加，环境卫生有所恶化。

什刹海及积水潭、北海原为古永定河（高梁河）的故道洼地，后潴水成湖。历史上水面较大，连通一体。

积水潭，为元代对后三海及德胜门外以西太平湖（解放初太平湖改成地铁车辆段）水域的统称。当时，导引大都城西北诸泉水于和义门（西直门）北水关流于都城，汇聚于此，汪洋若海，故俗称海子。它在元大都的规划设计中起到重要参照作用。大都城的南北中轴线即根据积水潭东南岸位置确定的，依据积水潭东西长度确定西城墙位置，从而使积水潭全部纳入城中。通惠河修通后，积水潭既是供水水柜，又是漕运终点码头，繁盛一时。其沿岸特别是东北岸鼓楼一带成为元大都内最为繁华的商业区。明初新建北平城之北墙后，将积水潭西北段隔于城外，称太平湖。城内部分亦分段而称，德胜门内大街以西水域专称积水潭，以东水域则称什刹海。

后来，前海、后海、西海组成，俗称“什刹三海”。在历史上，什刹海在前海西侧有“西小海”，在解放初期河湖整治中被填埋，在西小海旧址上建成什刹海游泳馆，后改建成什刹海体校。另外在西海西侧还有太平湖，也属于什刹海水系的其中一部，1970年代初期改建成北京地铁车辆修理厂。

长河是向市内积水潭、什刹海、北海和中南海输水的惟一河道，是北京市重点保护水质之一。新中国成立前，河道两岸无人管理。新中国成立后，政府曾几次拨专款对长河水系进行整修。随着工业的发展，沿河两岸工厂不断增多，每日有 1.2万吨工业污水流人长河，再加上60多条生活污水管线和倾倒入河的垃圾，造成河水中有毒物质及有机物大量增加，水体富营养化严重，直接影响中南海地区的环境和人民群众的健康。1973年4月23日在第一轧钢厂召开第一次会议 ，成立由沿岸北京第一轧钢厂、北京制药三厂、空军466医院等13个单位参加的长河水系水源保护领导小组，开展治理污染，保护水源的群众运动。整治中，查清污染源，逐个落实治理方案。第一轧钢厂、制药三厂、空军466医院等单位污水得到治理，引入市政管道，约占原污水总量90%，使长河水质大大改善。

什刹海水量，靠水闸控制平衡。什刹海曾有多数水闸。据史料记载：通惠河上共11处建闸24座，其中万宁桥（后又称后门桥）西侧的澄清上闸最为重要，它是积水潭港的咽喉之地，是进出港口的闸门。

位于荷花市场北端的响闸也是重要的水闸之一，“响闸烟云”为“西涯八景”之一。

西压闸，为什刹海的水进入太液池的闸口。位置在北海公园北门外西侧。

西水关下的铁棂闸，《日下旧闻考》“旧在德胜门西里许，水自西山经高粱桥来，穴城趾而入，有关为之限焉。下置石螭，迎水倒喷，旁分左右，既噏复吐，声淙淙然自螭口中出”。

明初北京城改建之后，西山的泉水经长河流至西直门入西护城河后，分成两支，一支向南经西护城河、南护城河流向大通桥；一支向北入北护城河。为了引西山的泉水进入什刹海，在镇水观音庵北边的城墙下开了个通水的洞穴，叫“水关”，因在德胜门西侧，也叫“西水关”。水关北侧安有水闸，用来控制水量。为了防止外敌侵入，在水道中安了有拳头粗细的铁栅栏，这铁栅栏又叫“铁棂闸”。

西水关南面正对着镇水观音庵。护城河的水经过西水关时因水道狭窄，水流湍急，为了减轻水的冲击力，在镇水观音庵下雕凿成一个长约1.90米石质镇水兽，用于分水。因镇水兽形状如同龙状，百姓也管它叫“石螭”。由于石螭的阻挡，河水分成两股，分别从镇水观音庵东西两侧流过，将镇水观音庵变成一个水中岛屿。为了行人方便，在紧靠城墙的地方修了座小桥，因桥东有座叫“太平庵”的古刹，桥名“太平桥”。人们登临桥上，可观水入城之势，听水流冲击石螭之声。古人曾有描写西水关的诗句：“柳暗荷深路不知，水花红尽汇通祠。铁棂关底前朝水，须为游人住少时”。

银锭桥，始建于明代，位于什刹海前海与后海连通的水道上，南北向单孔石拱桥，石桥状似银锭，故称银锭桥。1984年修复石栏杆，桥身镌刻单士元题写“银锭桥”三字。桥高3.55米，长8.3米，宽5.9米，面积48.97平方米。随着什刹海风景区开发建设的需要，因桥面狭窄，交通堵塞，又不能桥下通船。1990年再次进行改建。桥体为钢筋混凝土浇注而成 ，桥面和桥栏板仍用青白石砌筑。桥面改建后比改建前拓宽2米，桥洞加宽1.9米，洞孔净高0.95米。改建后，桥上缓解了交通阻塞 ，桥下可通行小船。

西步粮（西步梁）桥，俗称西不压桥，在北海公园北门与什刹前海相连处，原为石拱桥，1960年代改为水泥混凝土盖板桥，并改善道路纵坡。1965年两侧又铺装1.5至5米人行步道，完善了市政设施，全线沥青路面总面积3.5万平方米。

中华人民共和国建国后，1950年全面疏挖整治城市旧有河湖，什刹海也于1950年全面治理。在设计施工期间，曾一度将上述水域称为“四海”，即什刹西海（积水潭）、什刹前海、什刹后海和西小海。西小海为什刹前海西边的一部分，与前海间有一条道路隔开。1950年，市卫生工程局组织“四海”施工所，于6月4日开工，同年11月26日竣工。疏挖治理时，在废田还湖的基础上，改变了过去不合理的水路，增加了许多水工设施，主要工程项目有：

（1）将李广桥明沟改为暗沟，并使水流由西海经一段引河后直接入后海，再经银锭桥入前海；

（2）把西小海改建为游泳池，并建儿童戏水的蘑菇池；

（3）挖除海内淤泥，浚深海底；土方29万立方米，扩大海面至34万平方米；

（4）砌筑护岸6.4公里，其中混凝土砖斜坡护岸2.58公里，浆砌石直墙护岸3.82公里；

（5）在德胜桥上建闸两座，用以控制西海水位比前、后海水位高出50厘米，并改建地安闸与西压闸；

（6）建桥两座，码头9处，排水涵洞12座。

什刹海地区，元代成为元大都京杭大运河码头，漕运的终点。以后海北岸、东岸一带为全城重要繁华市区。历经明、清、民国，沧海桑田，几度盛衰。到北京解放前夕，已是堤毁水臭，污泥充塞，成了三潭死水。

新中国成立后，1950年对三海进行疏浚，修建护岸，开辟绿地；沿湖修了下水道，水质和环境大有改善。1953年 ，投资3.7万元，在1.3万平方米地域的后海南岸建成了西城区惟一的儿童公园。十年动乱期间，湖岸被任意侵占，沿湖景观遭到破坏。1980年以来，中共中央书记处关于首都建设方针的四项指示和中共中央国务院对《北京城市建设总体规划方案》批复下达，社会各方面强烈呼吁改变什刹海风景区的脏乱状况，恢复“三海”昔日风貌。西城区将此工作列入重要议事 日程，制定了整治方案。

1983年11月9日市政府批准方案，第一期整治工程开始。除专业施工队伍外，动员驻区部队和中央、市属、区属的 189个单位共8.4万人参加了义务劳动，支援车辆5000台班。经半年奋战，第一期整治工程获得丰硕成果。动员搬迁24个单位 ，腾出2.65万平方米湖岸绿地，亮出海面，打通了水景视线和环湖道路，沿岸种植1.3万棵乔灌木，铺栽2.9万平方米草坪 ，湖内栽种莲藕25亩，修建部分园林设施，新建前海游泳池，初步恢复了园林景观。之后，又制订了保护 、整治和开发什刹海的总体规划，并按规划进行了第二期整治工程。经过两年的努力，建成后海码头、花架、前海“潭苑”水院、岛亭、喷泉、茶室等景点。占地6300平方米，建筑面积3549平方米的汇通祠古建筑群也已建成开放。后海南岸还建起占地2.2万平方米的西城区儿童公园。

二期工程建设的景点隔岸争辉，遥相媲美，为生活在市中心区的人们提供了休息、游览和观赏的好地方。前海种植的荷花，红花点点，绿叶婷婷，后海水域结合环海绿地和新建景点，自成一个优雅宁静的休憩、活动小区，供人们临水游览 、垂约、划船等水上活动；西海恢复了汇通祠小岛，寺庙隐在高低错落的山石和郁郁葱葱的松柏之中，假山内的两层箱形大厅则成为一个突出中国传统文化和民族风格的多功能的文化沙龙，集参观游览、文化娱乐、品尝传统风味小吃于一体。各个景点建筑各具特色，丰富了什刹海的景观。

恭王府位于前海西街，是清代遗存最完整的一座王府。由府邸、花园两部分组成。花园名“萃锦园”，占地38.6亩，由约略的轴线分成中、东、西三路。园内山石廊榭，池塘花木、秀丽雅致，曲折变幻，景色幽深。现已对外开放。

1990年2月，北京什刹海研究会成立，聘请清华大学、北京大学及有关专家单士元、侯仁之、张开济、吴良镛、朱自煊等为学术顾问，研讨什刹海地区的保护、利用和开发，界定什刹海地区为历史文化旅游风景区。

什刹海历史文化旅游风景区，是北京市历史文化保护区重要组成部分，包括前海、后海、西海3个水域及邻近地区。总规划面积146.7万平方米。西城区政府曾与清华大学合作，邀请规划、历史、地理、园林公建、文化、文物、水利、宗教等方面专家、学者，在调查研究基础上，进行了什刹海历史文化旅游风景区总体规划的编制工作。其间陆续建成恢复了十余处景点，有西海汇通祠，前海月亮泉、潭苑、茗苑，后海花架、码头等。规划要求对三海地区的道路系统、商业服务业、风景旅游、园林绿化、水系及住宅区进行合理规划与调整，把什刹海地区建设成为开放型、民俗性、多功能、多层次的旅游区。1992年10月，获市政府审查批准。

2018年，西海又建成西海湿地公园，占地10.9公顷，其中水域面积7.4公顷，周边绿地面积3.5公顷。2018年10月1日正式对外开放。