举世闻名的京杭大运河之中运河横穿于邳州市境内，它的源头北起山东的台儿庄，南至江苏省淮阴市，全程长186公里，于台儿庄东南入邳州市境内，西北横贯东南，经滩上、泇口、运河镇至窑湾镇附近入宿迁。邳州市境内长56.1公里，沿岸有陶沟河、西泇河、不牢河、分洪道、城河、官湖河、六保河、房亭河等支流。流域面积41322平方公里，其中南四湖一带31368平方公里，邳苍地区9954平方公里。
京杭运河是元明两朝代以来的通称。元代建都北京后，为了方便将南方粮食不断漕运到北方，朝廷便陆续在山东、河北境内开辟了济州河（1281年）、会通河（1289年）和通惠河（1293年）以此来代替徐州往西的唐宋运河（通往洛阳、西安的卞水和通济渠），从而奠定了京杭大运河的基础。到明朝永乐九年（1411年）明成祖为迁都北京，重整济州河和会通河，大运河才真正成为沟通南北的大动脉。
元明时期的大运河，途径徐州市东下，利用泗水（今古邳南废黄河）的一段。在黄河夺泗、夺淮以后，到了明代后期即隆庆、万历年间，黄河泛滥对泗水漕运影响日益剧烈。万历年间，避黄开泇（今中运河的上段）之举，从而保证了漕运。万历三十二年（1604）总河李化龙征集民工，自夏镇（今山东微山）开河，经过韩庄接彭河，会泇口（就是现在西泇河）导水至皂河西直河入黄河，全长260余华里，泇河开成后，漕运改由泇河经微山湖北上，避开了从直河口溯黄河西上至徐州的旧道，从而揭开了中运河通过邳州市的历史新篇。
泇河在徐塘与旧河头之间，有新河和旧河之分，旧河由徐塘向东南经过二郎庙折向南，至旧河头附近向东南流。康熙六十一年（1722）只因徐塘口淤塞，总河齐苏勒从徐塘向南，经过三岔河向东，至旧河头附近挑挖了新河，全长1850丈，运输通道至今未变。旧河于乾隆四十九年（1784）高宗南巡时曾浚以停舟，至清末淤废。
邳州境内泇河原来是没有堤坝的，到康熙十九年（1680）总河靳辅开始筑建猫窝以下堤防，西堤长4461丈，东堤长4473丈，同时从猫窝到唐宋山修筑隔堤一道，全长3050丈，借以阻拦北水保古邳。猫窝至滩上一段，陆续修筑了民堤。民国二十四年（1935），因黄河在山东单县决口，洪水进入邳州市，东堤（山河口以下）和西堤（不牢河口以下）全面进行修复。
清朝初期，运河在徐塘和猫窝之间有彭河、三岔河、房亭河注入。只因纳水太盛，到康熙十九年（1680）在马庄和万庄各修减水石坝一座。康熙二十二年（1683）在猫窝修筑滚水石坝一座。康熙二十七年（1688）又在猫窝、马庄、万庄各修竹络一座。为调节水位保证漕运，雍正二年（1724）在梁王城、大王庙、徐塘南分别修建了河清、河定、河成闸，各有夫30人，由新安司管理（驻泇口）。乾隆五十二年（1787），在马庄修建汇泽闸，有夫30人，由直河司巡检管理（驻猫窝）。
中运河是邳州市境内主要行洪河道，因沂运相通、沂水夺运，洪涝灾害频繁。中华人民共和国成立以后，经华东水利部统一规划，对中运河进行大规模治理。1949至1955年间，苏北导沂整沭司令部在华沂以下开辟沂河新道（称新沂河），扩大了沂河下游出路。山东省导沂整沭委员会堵闭了芦口坝，兴建了江风口分洪闸，以便于有控制地分洪，使沂河洪水大部分经新沂河直接下泄，大大减轻了中运河防洪负担。
历史上，中运河堤防标准很低。东岸在城河口以上，西岸在引线河口以上均无堤，以下两岸堤距约200米，高3米左右，堤身残缺不全，河槽宽50-120米，平槽泄量200-500秒立方米。1957年7月，沂、沭、泗三河遭受特大洪水，运河镇行洪1660秒立方米，大大超过了工程的原有行洪能力，泇口、大王庙、楚埠等处堤防溃决，洪水四溢，运河两岸一片汪洋，全市有188.6万亩土地受淹，灾情十分严重。1957年秋，经水利电力部批准，按邳苍地区二十年一遇防洪标准，举办了中运河退堤改线工程。1957年秋开工，1960年底完成，每年上工5万人，共完成土方1025万立方米，投资644.2万元。1962年山东省扩建了韩庄运河，微山湖水位33.5米时，下泄量由134秒立方米增加到1042秒立方米。1963年中运河持续高水位90天，运河镇水位25.11米，流量2530秒立方米，漫滩行洪2-3米，滩上、大谢湖出现险工多处，邳州全市有120余万亩土地积水，陇海铁路行车安全受到威胁。1965-1967年，经水利电力部批准，举办了续建加固工程，设计运河镇行洪5000秒立方米，相应水位26.5米，堤顶超过洪水位2米，堤高5-8米，顶宽8米，迎水坡1:5，背水坡1:3，全线加复，分层夯实；并在房亭河口到民便河船闸一段堤后加筑戧台，标准是顶宽10米，台顶高程26米。续建加固工程对黄墩湖、运河镇、分洪道口及白滩湖等水面宽风浪大或土质教差地段，用石块护坡8米，总长30.85公里，筑建运河镇防洪墙1660米。中运河续办工程共完成土方1154万立方米，石方25.6万立方米，砼方8969立方米，工日6871万个，总共投资1480万元。1983年国家决定兴办京杭大运河徐州、扬州段续办工程，并列为“六五”建设的重点。邳州境内大王庙到民便河段，按三级航道疏浚，底宽50米，底高17.3米。
中运河工程现状是堤距1100-1800米，地面高程26.5-20米，堤顶高左堤31.56-27米，右堤31.56-28米，顶宽8米，迎水坡1:5，背水坡1:3，河槽底宽50-200米，底高20-16米拦河建筑物有徐塘节制闸一座，陇海铁路桥一座，运河镇和307大型公路桥两座，沿岸有涵洞51座，机电排灌站31座。
到目前为止，中运河系防洪、排涝、灌溉、航运综合性河道，对全市的经济发展有着很大的意义。防洪可保面积155万亩，占全市总面积50.5%；排涝面积120万亩，占全市耕地面积73%；灌溉面积80万亩，占全市耕地面积48.7%。中运河是江苏省南北水运的干线，京杭大运河续建工程完成后，可达到三级航道标准，可供2×2000吨顶推船或2000吨级机动驳船双线行驶。大运河岸边的邳州港迁址工作，从2017年元月起正式开始建设，新建后的港口年吞吐量为1250万吨，是承载北煤南运的重要门户。
现在中运河正将其矫健的身躯融入到京杭大运河母亲的怀抱，为邳州市的经济、生态、旅游等各项事业的发展，默默奉献着毕生力量。