坎儿井古称“井渠”，它与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程。新疆的坎儿井主要分布在吐鲁番盆地、哈密和木垒地区，尤以吐鲁番地区最多，计有千余条，如果连接起来，长达5000公里，所以有人称之为“地下运河”。
“坎儿”即井穴，是当地人民吸收内地“井渠法”创造的，它能把盆地丰富的地下潜流，通过人工开凿的地下渠道，引上地面灌溉、使用。
坎儿井由竖井、暗渠、明渠和涝坝四个部分组成，在盆地边缘由高向低打若干口竖井，再将竖井逐次从地下挖通相连成串，水便从地下引出地表。竖井的深度和井与井之间的距离，一般都是愈向上游竖井愈深，间距愈长，约有30至70米；愈往下游竖井愈浅，间距也愈短。竖井是为了通风和挖掘、修理坎儿井时提土之用。暗渠的出水口和明渠相连，可以把几十米深处的地下水引到地表。
坎儿井内宽三四米，高二三米，渠边有人行道，墙壁上有安放照明用具的“灯窝”，均匀有序地竖井是坎儿井的天窗，从外面射进的光线尚可辩识钱币。坎儿井暗渠沿线还有殿堂一般的采挖造型，酷暑难耐时，人们可躲避其中。
坎儿井在吐鲁番分布最多，据统计，吐鲁番盆地有水的坎儿井1237条，实际使用的853条，总长度约5000公里，年径流量达到约3亿立方米，可灌溉约25万亩农田果园。
坎儿井之所以能在吐鲁番大量修建，是与这里的地理条件分不开的。吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的克拉乌成山，每当夏季来临，就有大量的融雪和雨水流向盆地，当水流出山口后，很快渗入戈壁地下变为潜流。积聚日久，使戈壁下面含水层加厚，水储量大，为坎儿井提供了丰富的水源。吐鲁番大漠底下深处，砂砾石由粘土或钙质胶结，质地坚实，因此坎儿井挖好后不易坍塌。吐鲁番干旱酷热，水分蒸发量大，风季时尘沙漫天，往往风过沙停，水渠常被黄沙淹没；而坎儿井是由地下暗渠输水，不受季节、风沙影响，水分蒸发量小，流量稳定，可以常年自流灌溉。所以，坎儿井非常适合当地的自然条件。
研究坎儿井的来源及其发展，是我国水利史、历史地理和科技史上的重大课题。它来源何处，学术界自十九世纪晚期以来就有争论，目前主要有三种说法：
一种说法是，坎儿井起源于陕西洛河龙首渠的井渠。
《史记·河渠书》记载：“汉武帝初发卒万余人穿渠，自征引洛水至商颜下岸善崩，遂凿井，深者四十余丈，往往为井，井下相通行水，水颓以绝商颜，东至山岭十余里间，井渠之生此始。”史学家王国维在《观赏集林、西域井渠考》引记上记载，认为坎儿井源于“井渠”，并引《史记·大宛列传》中的一个关于秦人“穿井”的故事予以佐证。
也有专家提出异议，认为汉代井渠遗迹从表面看似乎和新疆坎儿井面貌相似，而在实质上两者却毫不相干，开凿的目的和用途完全不一样。汉代井渠，据郑国渠渠首发现的遗迹，目的是为了防止渠道水冲易塌，从地下开渠，需要开凿直井以便取土、通风。目的、作用与坎儿井不同。陕西发现的井渠没有向外传出的证据，也没有沿用下来。
普遍的说法是：新疆坎儿井由当地人民所创造。
坎儿井是新疆劳动人民为了提高自身的生存能力，根据新疆特殊的地理条件以及本地气候、水文特点，从掏泉引取地下水的实践中积累经验，逐步创造出来的一种适合当地自然条件的水利工程。
在当地有一个关于坎儿井的传说还可以为这一说法佐证。
相传古时候，有位年轻的牧人，赶着羊群来到吐鲁番，四处寻找水草丰茂的绿地。然而，迎接他的，却是一片干旱的荒漠。牧人并不气馁，他跑遍了火洲大地，终于见到一片绿茵茵的洼地，长满着茂密的青草，只是不见水的影子。眼看着羊群因缺水即将渴死，他心急如焚，便动手在草地上掘土找水。这时，过路人摇着头劝他：“别费劲了！小伙子，水是到不了吐鲁番的，它在半路上就让太阳和戈壁合谋分光了！”当真是这样吗？年轻人思忖着：“不是说，绿草和清泉是一对天生的情人吗？既然见到了绿草，就一定能找到它的情侣。”于是，他歇口气，擦把汗，继续向地下开掘。当挖到几丈深时，水像珍珠似的从沙隙中涌了出来，汩汩欢唱，比甘露还甜，比美酒还香。
人畜赖以生存的物质条件的突然出现，一下坚定了他立足戈壁的信心。为了不让泉水被太阳夺走，聪明的牧人顺着北高南低的地势每隔几十步开凿一眼竖井，再以竖井作为出口，掏挖地下暗渠，使竖井、暗渠连通一体，形成长长的流水，一直流到盆地低处，露出地面。
坚强的牧人找到水的消息像长了翅膀一样，很快传遍了吐鲁番。谁不想把这清凉的泉水引向自家门口呢？于是，人们都仿效这个牧人的做法，挖一段暗渠，掘一口竖井，再挖一段暗渠，又掘一口竖井，此接彼连，绵延不断。1里，2里，5里，10里……就这样，一年复一年，一代复一代，挖出了一道道工程浩繁的地下长河，把水从地下引到了地上。
吐鲁番坎儿井初期发展缓慢，道光二十年林则徐在新疆大兴水利，第一次予以有计划的发展，扩建到吐鲁番盆地西部伊拉克及托克逊等地，增加到六十余处。1880年左宗棠又增开185处，盆地东部辟展（鄯善）从此也出现了坎儿井，1916年已有三十余道，吐鲁番多达八百余道。二十世纪初，库车、哈密都曾开凿坎儿井。此外，天山北麓奇台、阜康、巴里坤与昆仑山北麓也有少量坎儿井，大抵都是从吐鲁番传入的。
还有一种说法是，坎儿井由波斯传入。
伯希和、斯坦因、拉铁摩尔等人都持此说。理由是坎儿“井”字来自波斯。新疆是古丝绸之路的中心，是古代东西方文化交汇的地方，加之吐鲁番与波斯、阿拉伯在地理条件上大致相同，坎儿井的形成和发展，不能排除来自中国内地和古代波斯东西文化交流的影响。