歷史文獻中，最早出現治水的專業官僚在西漢時期，在歷代史書中記載到「都水」為當時執掌水利的官員和機構，在秦漢稱水利官僚為都水長、都水丞，晉代則有設立機構，稱為都水台，其長官稱為「都水使者」，其後因時代的不同而有不同的機關名稱與首長官銜，到明清稱為「都水清吏司」。
民國伊始，成立「全國水利局」，但水利業務仍分屬不同機關，未能一致。至1938年經濟部成立，統籌水利業務，爾後劃分出水利業務成立水利委員會，遂成立水利部，爾後遷台歸為經濟部水利司、
水資源統一規劃委員會等組織。臺灣方面，民國34年9月20日公布「臺灣省行政長官公署」組織條例，同年改為「臺灣省行政長官公署」。民國36年5月改工礦處為建設廳，設立公共工程局、水利局、
地下水工程處、地質調查所、度量衡檢定所、高雄工業
給水廠。
水利局前身為農田水利局，隸屬臺灣省行政長官公署，從創始初期的稿件中，用手繪大致勾勒出農田水利局的編制與雛形。農田水利局的基本組織分成水政、總務、統計、會計、工務、設計，並有員林、三星、塩埔、鳳山四地工程處，和陸地、水文、地質測量隊。
日治時期，農田水利業務為農商局耕地課負責，因此在農林處設立農田水利局，並接管原總督府耕地課的相關業務，沿襲總督府的耕地課制度，主要以農田水利、水圳
灌溉工程、水利建設災後修復等事宜，並管理地方的
水利組合（光復後稱農田水利協會）的水利工事。
新成立的農田水利局公告周知各農田水利協會和工程處寫道：「樂事……，本局長遂於卅六年元月一日到差，……接管前農林處耕地科業務」。成立之初，接管農林處耕地科業務，將耕地科工程處改組為臺灣省行政長官公署農林處農田水利局○○工程處。
工程處是為沿襲日治時期土地改良事務所，地點分別為三星（宜蘭-北部），員林（彰化），鳳山（高雄-南部），鹽埔（屏東-南部），當時的分布是承繼日治時期治水和水利工程區域。並通知各縣市政府耕地課名為農田水利課（股），以明晰職責及工作方針。
地方上，原本的
水利組合改稱農田水利協會後，將其組織變革，從諮詢機關改成議決機關，並由評議會組織監察委員及協會職員共同推動農田水利會業務檔案中，嘉南大圳評議會提出改變原有組織的決策制度，藉此區別光復前後，對待地方農田水利協會（組合）的差異分野。
同年7月，「臺灣省行政長官公署」改為「臺灣省政府」，並指示農田水利局自農林處移至建設廳，全銜為「
臺灣省政府建設廳水利局」。原農田水利局局長
章錫綬就任水利局局長。短短的半年間，農林處農田水利局改制為建設廳水利局。省政府會議中，將
防洪、
灌溉工程部分轉移至水利局，水利局將由建設廳與農林處共同指導。至此，臺灣第一個執掌水利的專業機關就此孕育而生。
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