比起“无心插柳”式的植树，左宗棠在兴修水利，开河渠方面的贡献更大。西北缺水，西征军在过哈顺沙漠的时候，甚至都不能一起走，而是分成千人的小分队，一队一队往过开，因为人一多了水就不够用，大片的沙漠，好不容易找到一个水潭，几万人怎么分？只有让千把战士先靠着这些水过去，等水潭再蓄一点水之后，第二队才开始走。战士行军，除了要携带武器军械外，还常常在背上背十几个地瓜、萝卜，因为这些东西不仅可以充饥，更重要的是能解渴，补充水分。
早在左宗棠刚到西安的时候，他就跟同僚这样说：“西北地区，最是缺水。水源足备，这里的土地利用价值也就高了；反之如果没有水，这块地就没有多大用处。所以要治理好西北，首先就要搞水利，通河渠，先造出大的主河道来，再将这些河道引出一些支流，这样就可以扩大灌溉面积，层层递进，最终有利于百姓。”锻造武器弹药需要水，屯田种地需要水，栽棵树苗需要水……一切都离不开水，左宗棠本身就是一个实干家，又读过《水道提纲》，深受影响，因此在他看来，在西北搞水利势在必行。
于是，左宗棠在西北一面指挥前线作战，一面安排部下兴修水道，开河引水。同治四年，刘典受左宗棠的委派，重新翻修了白渠和郑渠。这里原本就是水源滚滚的河道，但是年久失修，水路不通，流量十分小，加之部分地区泥沙堆积，早已堵塞了水流。刘典率官兵到来后，将这两条大名鼎鼎的河渠重新疏通、筑垒，情况好的地方可以简单疏导，情况差的地方就凿来大石头筑成石渠，保证可以长久使用。在这些将士的努力下，郑、白二渠又重新焕发了生命。此外，左宗棠还在前朝旧渠上大做文章，因为明代遗留下来的水渠年代并不久远，翻修也不必花大钱，重新整改，百姓高兴，自己也不费力。因此，左宗棠下令重修了明代旧渠利民渠，并改为因民渠，翻修后的因民渠可以灌溉土地数百顷。
光绪三年，西北地区发生了大旱，左宗棠与魏光焘商议，想从泾水引流，灌溉农田。但是泾水一带土质很硬，又多沙石，所以人工开凿很吃力，左宗棠便委托胡雪岩经由洋商手里买来了机器，又顺道雇来了几个德国技师，筹备在泾水开渠筑坝。到了光绪六年，一切准备工作都已完成，在左宗棠的指示下，平凉知府溥明在泾源地区开出了一条长二百里的正渠，左宗棠亲自到了工地上巡视之后，又示意加宽河道，然后开出几条支流来。
在甘肃张掖，左宗棠开渠七道，还修复了马子渠，灌田近7000亩。在此期间，部将王德榜拿着一份计划书站到了他面前。左宗棠稍微一看，当下就吃了一惊，因为王德榜想要引抹邦河水灌田！这抹邦河在狄道凤关坪上，坪下是洮河。想要把抹邦河水引到洮河，就需要挖开九岭峡。这个九岭峡峡高三十五丈，长四百多丈，按照王德榜的计划，他想要把这九岭峡掘低二十五丈，修建一道明渠。这样的工程很浩大，就算是两千多人一起挖，也得要挖上六七个月，左宗棠看了以后觉得可操作性不大，一开始没有答应，但是王德榜也是犟牛脾气，执意要干，左宗棠经不住这三番五次的请求，终于答应了。
后来，王德榜率领部下耗时近一年完成了通渠任务，在他的报告中，光是火药就用了两千六百石。可以说，这样一个河渠的开通无疑是很费时费力的，但是它带来的影响也是其他小工程不能比拟的，王德榜这一次通渠，足足可以灌溉25万亩田地，工程极大，收益也极大。
此前在哈密屯田的张曜也不甘寂寞，主持修复了石城子渠，灌溉面积达到两万亩。据说当张曜的部队修理渠道已经修到一半的时候，发现河底沙石太多，水走着走着就渗透到地下去了。为此，张曜很是恼火，但又无计可施。左宗棠知道了这件事之后，就对张曜说：“这毡布可以防水，你知道吗？”张曜明白了左宗棠的意思。随即在左宗棠的帮助下大量收购毡布，本地不够就到外面去买，到最后一共买了十万条毡布，用来铺在河底，这下就解决了漏水的问题，石城子渠也顺利修复。当然，这个说法的可信度不高，因为一来布匹泡到水里时间一长就变质烂掉了，不是长久之计，二来十万条毡布的代价也实在太高。但是当时在西北地区修水渠、挖河道，没有先进的机器，只是靠战士用锄头一下一下地挖，用自制的火药一炮一炮地轰，像石城子渠这样的困难，可以说是很常见的。
就这样，左宗棠的西征军一面打仗，一面搞农田水利，颇有点战时为兵，闲时为农的味道。在军队忙不过来的时候，左宗棠还需要花钱雇当地的农民帮忙做工。朝廷出钱，修水渠也对大家有好处，农民们也乐得在这里挣点银子，可说是皆大欢喜。除了这些深沟大渠外，左宗棠还在哈密修了两条河渠，一道在天山下黑溪阪至黄萝岗，另一道从拔木登出发，也汇到黄萝岗，长六十多里，宽八丈，深十丈；巴里坤有渠一道，长二十丈；乌鲁木齐三道，分别为永丰、太平、工兴，另外修有支流十余道，总长度四百余里；喀喇沙尔十道，总长达到数百里；库车两道，长度二百里……
北疆的水利搞得是有声有色，但到了收复南疆的时候，却不料南疆闹起了洪水，很多地方都是汪洋一片，喀什噶尔河、叶尔羌河更是洪流滚滚。看来左宗棠刚刚展示完自己引水灌田的能力，老天爷又要考查他的排涝才华了。于是，在南疆四城克复之后，左宗棠派出刘锦堂等人到水势迅猛的地方负责疏导、筑垒，先疏通以前被废弃、冲毁的旧渠道，然后挖新渠、开支流，以减缓洪水的攻势。这样本着疏导为主的方针，左宗棠又成功地完成了南疆抗涝的任务。刘锦堂也因为修筑了大连、小连、萼拉合齐、老南等河堤而被载入史册。