温榆河的开发利用，始于汉代。因此，它的名称最早正式见于《汉书·地理志》与汉代桑钦编撰的《水经》。至北魏时，籍属琢郡的郦道元作《水经注》，第一次对温余水源流与其各大支派，进行了周密详实的考察论证，不仅被后世学者引为依据，而且引起统治者的极大关注。从此之后，随着社会历史的发展，古代文献中有关开发利用温榆河的记载，便屡见不鲜，内容丰富。
很早以前，中华民族的先民们就已定居在温榆河流域。古人以温榆河为无数泉水汇流而成，谓之“百泉水”，又称“湡水”。唐尧虞舜之时，都曾定都幽都。幽都地处太行山脉之阳，有“帝都之山”、“幽都之山”与“燕山”等名山。那个时候，温榆河流域属于幽州，为“帝都”之区。《山海经》称“西望幽都之山，浴水出马”。湡、浴二字，古音相近。或许湡水即为浴水。由于年代久远，更何况当时尚无文字记载，此语已无从考究。此外还有一说，即万里长城筑成后，秦始皇东巡，路经“关山”一带地方，称此河为“清夷水”。这一说法虽不见于正史，但却似乎有所依据。然而，温榆河首次载于史册之初名为温余水，简称温水；直至辽代，始改今名，又称榆河，俗称富河。
温榆河的源头，分为正源、重源与别源。
发源于“关山”诸泉之水，汇为一流，南流至军都关即“居庸故关”下入口，称关沟水，是谓正源。位于北京西面的太行山脉诸山，通称西山。关沟水缘西山东麓南流，至居庸关“南流出关，谓之下口”。所谓“下口”，是指南口而言。水流自南口折西东流，“潜伏十许里”，又从地中涌出，“重源潜发，积而为潭，名温余潭”，是谓重源。泉水温热，寒冬不冰。温余水即由此得名。温榆河正源的源头，出自今北京市延庆县南境“居庸界”山诸泉。
具体些说，温余潭水东流，左有源出翠屏山诸泉之水，自翠屏山口即德胜口南流，绕经明陵注之；折而东南流，经双塔店，源出孟村一亩泉之塔界水，与源出四家庄诸泉之水，皆东流注之，名北沙河；自双塔店以下一段河道，又名双塔河。其水东南流，至丰瞻(亦作“丰善”)村，源出北山诸泉之水，称东沙河，“南流经芹城，称芹城水”，但芹城已无从查考，疑似流经昌平故城西之昌平水，明清史书地志亦作易京水，源出西山神头岭丁蓼泉，称丁蓼水；其水“东南流经郁山西，谓之易荆水”；易荆水东流，左纳源出虎谷山虎眼泉之水；又东流经沙河镇南，源出白浮、瓮山之水，与源出孤山之水，汇为一流，东南流注之；折而东南流，至沙河镇东南三岔口，与北沙河、东沙河合流之水交会，称温榆河。
温榆河中游通称沙河，自昌平流入顺义县西南境，俗称西河；东南流经天柱村；又东南流十余里经苇沟村；村东临温榆河渡，渡南有战国齐长城遗迹；流至到东南与通州交界处，与潮白河交会，入通州境；流至州城北关闸，即以北间为分界线，以上河道统称之为温榆河，以下河道因为汉代始于其地置“路县”，遂名之为潞河。明清时期，潞河变成京杭大运河北端的一段河道，所以又名北运河。其水东南流经香河、武清二县，至天津丁字沽，与卫河即南运河合流，东入海河，由直沽注于海。
温榆河的别源，为数甚多，主要出自西山诸泉，其次出自北山诸泉。这是温榆河在水源上最突出的一大特点。传说古人称之为“百泉水”，是很有道理的。其别源诸泉之水，分别汇成温榆河上流三大支派，即：源出西山诸泉之水有二，一支注入正源径流，称北沙河，又称双塔河；一支位于北沙河南面，称南沙河；另外一支源出北山诸泉之水，称东沙河。 温榆河古称温余水，因干流北侧有汤山一带温泉水汇入，且水量较大而得名，辽代始称温榆河。
温榆河发源于北京市燕山南麓的昌平、延庆、海淀一带山区，东沙河、北沙河、南沙河三条支流在昌平区沙河镇汇聚成温榆河干流，沿途依次汇入蔺沟河、清河、龙道河、坝河、小中河等支流。温榆河属于北运河水系上游干流河道。
北运河是海河北系四大河流之一，是北京市中部地区的主要排水河道，境内干流总长90.3公里。北运河干流分为两段，通州区北关拦河闸以上称温榆河，以下称北运河。温榆河干流自沙河闸至北关拦河闸，河道全长47.4公里，流域面积2478平方公里。
历史上的温榆河，曾经对京北的政治、经济发挥过重要的作用。南北沙河在明朝就成为两岸农田灌溉的重要水源。明朝隆庆六年（公元1572），朝廷派军士3000人，疏通了南沙河至通州渡口的70公里河道。从此，昌平驻军及守陵、建陵军民的口粮，便由江南经北运河直抵昌平境内。万历年间，为加大南沙河水量，又将小清河引入南沙河。此后，南沙河便成为京北一条水路运输动脉。
然而，近二十年，温榆河两岸人口骤增、企业密集，大量生活污水、工业废水注入南北沙河。尤其是北沙河，每到夏季臭气弥漫。南沙河不要说金翅鲤鱼，连螺蛳、河蚌也已濒于绝迹。昔日一脉清流的温榆河，已成为一条污水沟。流域内有783个排污口，年排污量占本市总排污量的三分之一。 2001年10月，市委、市政府领导考察了温榆河水域的流量、水质、污染治理等情况，作出了加快建设温榆河绿色生态走廊，实现水清、岸绿、通航的决策，还原“北京母亲河”秀丽的面貌。
2002年1月7日市政府专题会议审议了“温榆河绿色生态走廊规划”总体规划初步成果；1月10日刘淇等市领导视察温榆河，并对规划提出了进一步修改的意见。在此基础上由市规划委组织、市规划院、市水利局与市政府研究室共同编制完成规划成果。
2002年10月13日，市委书记贾庆林等领导及有关部门负责同志到温榆河进行了视察，并就综合治理温河、创造优美的人居环境等问题作了重要指示；并提出由市规划、水利部门和市政府研究室共同编制该地区的水系整治及用地规划，制定规划实施的相关政策。
温榆河绿色生态走廊规划中，水系整治及污水治理规划包括全流域范围；沿线用地规划为沙河水库至北关闸段河道两侧各约1.5公里宽度，规划区总用地面积约167平方公里。其规划建设本着“蓄泄兼施”的原则，充分利用砂石坑、湖泊、洼地等扩大水面，回补地下水，涵养水源，消减洪峰，美化环境。按照温榆河的特点，统一规划、综合治理、分级落实。同步实施治河与治污，实现温榆河水资源的优化配置和合理利用，保持河道天然风光。温榆河沿线地区结合城镇建设和旧村改造，发展旅游、休闲、度假功能。
温榆河规划建设目标是通过实施全流域综合治理，扩大水面和沿岸绿化，实现温榆河水清、流畅、岸绿、部分通航，满足城市排洪要求，创建优美的水生态环境。改善沿河生态和景观，使沿河地区成为城市的旅游休闲和景观带，创造最佳的人居环境。通过旧村改造和农业产业结构调整，促进农村地区环境改善和城市化进程，实现地区经济与社会的可持续发展。
在朝阳区境内，温榆河北起黄港乡沙子营，南至楼梓庄沙窝，全长22公里，占温榆河干流总长的46%。朝阳区温榆河绿色生态走廊在沿河1.5-2公里宽的范围内，总面积约44平方公里。规划范围涉及黄港、孙河、金盏、楼梓庄4个乡。涉及村庄21个，人口26647人，村庄居住、公建占地面积754公顷，建筑面积212万平方米，企业占地344公顷，建筑面积108万平方米。在规划工作中，朝阳区遵循“以水为魂、以绿为体、以人为本”的规划原则，突出景观价值与生态功能，充分体现朝阳特色。
