西汉定都长安后，每年需从关东运输大量谷物，满足关中地区贵族、官吏和军队的需求，转漕正式制度化。汉初，每年运量为几十万石。武帝初年，增到100多万石，以后又增到400万石。元封元年（公元前110年），桑弘羊建议，凡补吏、赎罪，均可用“纳粟”方式，各地农官为了升迁，又多设法让田地增产。双管齐下，汉政府掌握的粮食数量大增，漕运一度增到每年600万石。为此，朝廷专门设置漕运管理机构，各地均设护漕都尉，漕运沿途，县令亦需兼领漕事，全国漕运用卒达6万人之多。漕粮抵京，输入大司农所管辖的太仓。
此外，武帝连年用兵和开发西南，军队所需的粮食亦大幅度增加。漕转关中，需时漫长。人力靡费，资用浩大，甚至漕转一石，沿途要耗费十余鐘粮食。特别是漕船经过黄河三门峡，砥柱之险，损耗之大，不可预估。为此，西汉政府先后采取多种办法改进，其中收效最大的，是开通漕渠。
武帝元光六年（公元前129年），大农令郑当时建议开凿专业运输漕粮的漕渠。汉武帝采纳后，用了3年时间，沿秦岭北麓开凿了与渭河平行的人工运河——漕渠。汉代这一重要水利工程的完成，使潼关至长安的水路运输路程与时间大大缩短，安全系数大大增加，运输费用骤减。沿渠民田亦收取灌溉之利，同时提高粮食产量。汉宣帝时，大司农中丞耿寿昌建议，避开黄河砥柱之险，籴三辅、弘农、河东、上党、太原之粟，以供京师。自此，汉代的漕运路线明显缩短，漕运压力亦大大减少。
东汉建都洛阳，建武二十四年（公元48年），光武帝为漕运之故，在洛阳南修阳渠引洛水。京师所需漕粮，一般从山东、河北、江淮等地转漕，不需经过砥柱之险，路程又较近，漕运困难的局面得到改善。其后，东汉“云台二十八将”之一的王霸远击匈奴，曾从温水（即漯余水，流经今北京北）漕运军粮。安帝时，虞诩为武都太守，在沮（今陕西略阳东）、下辩（今甘肃成县西）间数十里，烧石剪木开水道，以应漕船。这些措施，都大大改善了东汉时期的漕运状况，汉光武帝甚至从朝廷官员序列中，罢省了护漕都尉一职。明帝永平十二年（公元69年），侍御史王景治河，自荥阳（今荥阳县东北）到千乘（今山东高青高苑镇北）海口，筑堤修渠，将建国三年（公元11年）黄河徙道后混流的黄河、汴河分流，使南来的漕粮自淮河入汴，北来的漕粮循河、洛而西，一举解决了京师粮食供应问题。成为东汉时期中国漕运事业的最大成就。
三国、两晋南北朝时期，南北政权对峙，战乱频仍，淮河、长江流域是战争前沿，各方均以通漕积谷为要务。
孙吴政权设都城于京口（今江苏镇江），曾疏凿杜野（今镇江市东十五里）至小辛（今江苏丹阳市北十余里）的徒阳运河。迁都建业（今江苏南京）后，为避长江漕路风涛之险，又开凿小其（今江苏句容东南十七里许）至云阳西城（今句容县南唐庄）间三十余里的破冈渎，立仓储粮。
曹魏政权利用汝、颍、洧、渠四水，多次于淮河上游偏西之地，开贾侯渠、讨虏渠、淮阳渠与百丈渠，构成运河水网，沟通江淮，便于运兵运粮、屯田积谷。北魏政权亦曾经略江淮，于水道之沿，立粮仓12处，储漕粮以供军需。
西晋政权因战争需要，漕粮运输成为国之大事。江南漕运，因徒阳运河位于镇江丘陵地段、地势西高东低、河水南倾北泻，曾于京口（今镇江）之南，修建了江南运河上的第一座堰埭（丁卯埭），节制河水的水位。东晋时，朝廷偏安于江南。谢玄北上伐前秦，军至彭城（今徐州市）时，遇泗水洪流，军粮运输受阻。为控制河水水位，谢玄建造了七座堰埭，分段控制彭城东南吕梁河等泗水支流，还于彭城之北，开凿人工渠道，使汶、济、泗诸水相通，使泗水过彭城西，入汴通黄河，以利漕运。为改善江淮间的运输条件，东晋政权还对邗沟进行多次整治，使邗沟与鸿沟、汴水等运河，以及淮北地区的泗水，成为南方沟通中原和黄河下游的主干。这一时期，针对各航段水位高下不一的状况，南北政权还建造了许多堰埭，使漕河渠化水平提高，运载能力增强。
隋文帝开皇三年（583年），为巩固统治，先后召募河工运丁，在河南、陕西运渠所在沿岸，置黎阳、河阴、常平和广通等仓，运储河北、山西、山东等地粮食。隋灭陈后，隋炀帝又置洛口、回洛仓，储粮2600万石，以供政权之用。
