坎兒井古稱“井渠”，是利用吐魯番盆地地麵坡度引用地下水的一種獨具特色的地下水利工程，與萬裏長城、京杭大運河並稱為“中國古代三大工程”。
說起坎兒井的曆史，可謂源遠流長。“坎兒”即井穴，漢代在今陝西關中就有挖掘地下窖井技術的創造，稱“井渠法”。漢通西域後，漢人們發現塞外地區水資源匱乏且土質較鬆易崩，就將“井渠法”的取水方法傳授給了當地的百姓。
在幹旱的荒漠地區，水是極其寶貴的資源。有了“井渠法”作為基礎和借鑒，這種方法在新疆逐漸本土化，並根據當地的獨特地理環境進行了改進，之後就形成了坎兒井。
新疆境內絕大部分是荒漠和戈壁，生存條件惡劣。吐魯番盆地北部的博格達山和西部的喀拉烏成山，春夏時節有大量積雪融水流下，或直接流入穀地，或進入地下。有了源源不斷的雪山融水，就有可能依靠“井渠法”來獲取並儲存豐富的水源。
於是，人們開始利用山的坡度，挖掘豎井，將水源引入人工開鑿的地下河道，巧妙地將這些水源收集起來，以備灌溉，就形成了坎兒井。後經各族人民的辛勤勞作，逐漸趨於完善，發展為適合新疆條件的坎兒井。
提到吐魯番盆地，那裏是眾所周知的“火爐”，常年高溫少雨，可是吐魯番的綠洲麵積卻在逐年擴大，這與坎兒井的功勞是密不可分的。進入吐魯番盆地，浩瀚的戈壁灘上那一行行排列整齊的錐形土堆；冬季，那升騰著一股股熱氣的地方，就是坎兒井的井口。
坎兒井主要分布在吐魯番盆地、哈密和禾壘地區，尤以吐魯番地區最多，共有上千條，總長度達5000公裏。其中吐魯番市為538道，鄯善418道，托克遜180道，年徑流量達2.94億立方米，占吐魯番總灌溉麵積的30％以上，堪稱“地下運河”。
這條長長的“地下運河”由豎井、明渠、暗渠、澇壩四部分組成。豎井是運出井下泥沙石礫的通道，也用於通風和送氣。井口呈長方形，長1米、寬0.7米左右。豎井的深度因地勢和地下水位高低不同而有深有淺，一般是越靠近源頭就越深，最深處可達90米以上。形象地說，豎井就相當於坎兒井的吸管，吸取土壤中富餘的水源，從而補養給下遊幹旱的土地。每口豎井之間的距離隨坎兒井的長度而有所不同，一般相隔20～70米就會有一口豎井。
越是水源上頭，間距越短，反之，間距則越長。也正因為如此，一道坎兒井內的豎井少則十多口，多則上百口。
明渠建立在地麵上，與暗渠相連接，坎兒井水注入澇壩，然後引入渠道灌溉田地。
暗渠是坎兒井的主體，即地下水河道，一般高約1.7米，寬約1.2米，如果加以計算，其挖出的土方量將是一個驚人的數字。
澇壩好比池塘，用於儲存坎兒井的水，以備當地百姓日常使用。南疆地區幹旱酷熱，蒸發量大，坎兒井利用地下暗渠輸水，還可以有效地減少蒸發，流量穩定，且不受季節、風沙的影響。此外，不用提水工具就可以引取上遊深埋幾十米、甚至百多米的地下潛流，進行自流灌溉，非常科學。
每條坎兒井的長短，因地理環境實際利用而不同，一般長度在3至8公裏，最長的可達20公裏左右，而短的也隻有100米左右。如果平均每條按4公裏計算，總長度超過5400公裏，比黃河還要長。
坎兒井是中國古代勞動群眾根據地理條件、太陽輻射和大氣環流的特點，經過長期生產實踐創造出來的，堪稱一項偉大的地下水利工程。它收集清泉澆灌滋潤吐魯番的大地，使火洲戈壁變成綠洲良田，生產出馳名中外的葡萄、瓜果和糧食、棉花、油料等。現在，盡管吐魯番已經新修了大渠、水庫，但蘊含著古代勞動人民智慧坎兒井在現代化建設中仍發揮著生命之泉的特殊作用。