 本局之成立經過依先後順序為：
- 台灣省政府建設廳水利局三星工程處時期
- 台灣省政府建設廳水利局關山工程處時期
- 台灣省水利局第十二工程處時期
- 台灣省水利局第十工程處時期
- 台灣省北區水資源局時期
- 經濟部水利處北區水資源局時期
- 經濟部水利處第十河川局時期
- 經濟部水利署第十河川局
一、 三星工程處時期 【35.03.06
∼ 42.06.12】
「三星工程處」於民國三十五年三月五日成立，係接收日治時代台灣總督府內務局三星地方土地改良事務所。民國三十六年一月一日台灣省行政長官公署農林廳農田水利局成立，三星工程處乃移歸管轄，並奉命處名改為「台灣省行政長官公署農林廳農田水利局三星工程處」。民國三十六年五月十六日台灣省政府成立，同月廿四日處名繼改稱為「台灣省政府農林處農田水利局三星工程處」。民國三十六年七月一日台灣省政府建設廳水利局成立，處亦隨之移歸管轄，改稱為「台灣省政府建設廳水利局三星工程處」。至民國四十二年六月十二日因工程均已完成，奉令裁併。
二、 關山工程處時期 【42.06.25
∼ 42.09.01】
前三星工程處任務完成同時，因開發東部水利建設迫切需要，乃合併台東工程處之關山及池上兩工務所於四十二年六月廿五日成立關山工程處，全銜為「台灣省政府建設廳水利局關山工程處」，處置台東縣關山鎮，專責辦理關山、鹿野、池上等地水利建設事宜。
三、第十二工程處時期 【42.09.01
∼ 66.04.15】
民國四十五年台灣省建設廳水利局組織規程修訂，其所轄工程處改以序數命名，本處乃於當年九月一日正式命名為「台灣省水利局第十二工程處」，並移駐台北縣板橋鎮(現板橋市)之府後街五號，負責大台北地區防洪灌溉及排水工程，爰鑒於有效執行防汛及水利工程施作，乃於同年(九)月八日奉令遷駐台北市辦公。
四、第十工程處時期 【66.04.15
∼ 87.01.23】
民國六十四年水利局行政院核定為「精簡機關試辦單位」，(依據民國六十一年行政院頒布之各機關健全組織功能實施計畫辦理精簡)，至六十五年八月三日核定裁併水利局三室一課及附屬機關共計十二個，第十二工程處即於六十六年四月十五日改制為第十工程處(原第十及十一工程處裁撤)。轄管台北縣、桃園縣、基隆市主、次要河川及海堤。
五、台灣省北區水資源局時期 【87.01.23
∼ 88.07.01】
台灣省政府為推動水利事業與統一事權，分階段整合水利機關；由於淡水河為中央管河川，經濟部將籌設淡水河專責管理機關，于民國八十七年一月二十三日成立台灣省北區水資源局因此將原台灣省石門水庫管理局與台灣省水利局第十工程處整合，原十工程處辦公處所成為台灣省北區水資源局業務單位工程組、計畫組及會計室，行政室部分人員之辦公室。
六、經濟部水利處北區水資源局時期 【88.07.01
∼ 88.11.16】
民國八十五年十二月二十三日至二十八日召開國家發展會議，基於推動政府行政革新及提升國家競爭力之目標，建立合理劃分中央與地方權限，健全地方自治，調整精簡省政府之功能與組織。依台灣省政府功能業務與組織調整暫行條例規定台灣省政府水利處改隸經濟部，其所屬附屬機關亦隨同於民國八十八年七月一日改隸經濟部，因此台灣省北區水資源局機關全銜改為「經濟部水利處北區水資源局」至經濟部水利處第十河川局成立時為止。
七、經濟部水利處第十河川局時期 【88.11.16
∼ 91.03.28】
本局前身「第十工程處」轄管之業務，因機關業務調整，原轄台北、桃園縣境之非淡水河及海堤工作分別移由第一及第二河川局負責，惟在淡水河流域專責機構未成立前，經濟部水利處指示由經濟部北區水資源局兼辦淡水河流域治理與管理工作，惟該局組織規程未訂管理河川之職掌權責，執行有其困難。
復因台灣颱風頻仍，造成大台北地區水患不斷，行政院遂責由經濟部水利處加速整治淡水河系，並核定於兩年內完成淡水河系中之基隆河初期治理計畫，基於淡水河流域整體安全考量及基隆河整治之迫切需要，大台北地區水患防範工作至關重要，面對汛期之水患威脅，在淡水河專責管理機關成立前，本局之運作確有其迫切性及必要性。故經濟部水利處報奉行政院修正經濟部水利處所屬各河川局暫行組織規程及暫行編制表，是以本局奉准於八十八年十一月十六日正式成立，專責淡水河系之管理及整治工作。
八、 經濟部水利署第十河川局 【91.03.28
∼ 】
經濟部為配合台灣省政府功能業務與組織調整，將所屬水利處及水資源局整併為「水利署」；水利署之附屬機關
: 台北水源特定區管理局，水利規劃試驗所組織條例及各區水資源局，各河川局組織通則則奉總統明令公布施行，本局爰依該通則規定於民國九十一年三月二十八日正式掛牌運作，專責辦理大台北地區，淡水河系之河川整治規劃與治理等工作。
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