《水经注》是在《水经》的基础上写成的。

《水经》是我国第一部记述河道水系的专著，共三卷。对这部书的作者、成书年代，说法不一，但最迟不晚于三国时期。《唐六典》著录此书，说《水经》共记水道137条，每水各成一篇，并附《禹贡山川泽地所在》凡60条。晋人郭璞、北魏郦道元均为《水经》作注。自唐以后，郭注本失传，仅有郦注本所附《水经》流传后世。今本《水经》仅存123篇，它以水道为纲，述其原委脉络及所流经的郡县都会之地，确立了因水证地的方法，但其内容过于简略，也存在不少谬误。

郦道元自幼即对地理学有浓厚兴趣，以后其足迹所至，又积累了大量的感性知识和文字资料。他深感《水经》简略、谬误，不能满足社会需要，决定为它作详细注释。

为此，郦道元博览前人著述，搜集资料，并到各地进行实地考察。他到过现在的河南、山东、山西、河北、安徽、江苏、内蒙古、四川、湖北等地，所到之处，无不详考山川，游览胜迹。在考察中，他着重验证山脉河流的记载是否切实可靠。他观察非常仔细，分析十分认真。在《水经注》的序言里，他说自己是“脉其支流之吐纳，诊其沿路之所缠，访渎搜渠，辑而缀之。”他对待疑难问题，从不马虎，一定要查个水落石出，甚至向流域的百姓请教。经过多年努力，终于完成了地理学巨著《水经注》。

《水经注》原有40卷，但在宋代逸失5卷。后来，有人对尚存的35卷进行割裂改编，仍然恢复为40卷，这就是人们现在能见到的《水经注》。

《水经注》是以《水经》为纲，为《水经》作注。注文约有30万字，为原书的20倍；所记水道1252条，比原书增加近10倍。《水经注》博引群籍，共437种，还收录了不少汉魏间碑刻。所引的典籍、碑刻，至今绝大部分已经亡逸，只是靠《水经注》得以保存下来。

《水经注》系统地描绘了我国长江、淮河、黄河等主要水系的一千多条河流的源流脉络、古今变迁、水利开发。它以水道为纲，记载了沿河所经地区的山陵、原隰、水文、气候、土壤、植被等自然地理现象，以及城邑、关津的建置沿革、兴衰过程。至于有关该流域的历史事件、人物、神话传说、民间故事，也都予以收集。由此可见，《水经注》已不是单纯地为《水经》作注，而是一次工程浩大的再创作。

特别引起人们注意的是，《水经注》不仅是一部严谨的科学著作，而且文笔绚烂，语句简洁优美，描述生动形象，记叙要言不烦，使山川风貌、壮丽景色跃然纸上，因而它的文学价值极高，历来受到文人们的称颂。有的篇什，堪称散文典范之作。