在新疆，农田水利的设施中，除上述明渠外，还有一类是坎儿井。它是以地下水为水源的自流灌溉工程，是雪山前沿、气候特别干燥的斜坡地上最理想的水利设施。
南疆吐鲁番和哈密两盆地，便是最理想的修建坎儿井的地区。它们都位于天山南麓，地下蕴藏着丰富的雪水。盆地有一定的坡度，凿渠将盆地北缘地下的雪水开发出来，便可进行自流灌溉。这里雨量极为稀少，全年只有几十毫米，而气候干燥，年蒸发量高达几千毫米，蒸发量是降雨量的100多倍，采用明渠灌溉，渠水多被蒸发，而蒸发对坎儿井的威胁极小。
坎儿井又称井渠，由竖井、暗渠、明渠等几部分组成，每条坎儿井的长度，由一二里到一二十里不等。暗渠是地下渠道，其作用为拦截地下水，并将它引出地面。暗渠每隔一二十米，便在其上立一竖井，井深从几米到几十米，视含水层深浅而定。每条暗渠的竖井，少则几眼，多则一二百眼。它是穿凿、修理暗渠时掏挖人员的上下通道，又有出土、通风、采光等作用，还依靠它来确定暗渠的坡度和方向。明渠将从暗渠中引出的地下水，导入农田，灌溉庄稼(图12)。
西域何时开始兴建坎儿井？多数学者认为可以上溯到西汉。理由是，自汉武帝起，西汉大力经营西域，并在轮台、渠犁(今库尔勒境)、车师(今吐鲁番境)等地驻兵屯田。这一带雨量稀少，空气干燥，屯田时必须兴修水利，特别是很少蒸发威胁的坎儿井。他们认为，穿凿坎儿井技术，在屯田西域之前，在兴建龙首渠时即已掌握，而车师等地地下水的资源又很丰富，驾轻就熟，完全可以在西域发展井渠灌溉。
学者们还认为，西汉时井渠技术西传，在史籍中也隐约可见。《汉书·西域传》载，宣帝元康二年(公元前64年)，“遣破羌将军辛武贤将兵万五千人至敦煌，遣使者案行表(行军地图)，穿卑鞮〔di低〕侯井以西，欲通渠转谷……”三国时人孟康对卑鞮侯井加以注释，说：卑鞮侯井，“大井六，通渠也，下泉流涌出。在白龙堆东土山下。”根据这些记载和解释，学者们说，卑鞮侯井就是井渠，白龙堆位于罗布泊东，当时既能用修建井渠来增加漕渠的水量，当然也会在西域兴建井渠灌田。
图12 坎儿井结构示意图
上述的理由和依据，值得重视。但推论较多，依据也嫌单薄。西汉时，西域是否已用井渠溉田，当有待于地下遗物、遗迹的发现。
与西汉不同，从魏晋到隋唐，有关西域井渠的资料逐渐增多，有文字记载，也有遗迹出土。
新疆水利厅厅长维吾尔·米努甫和新疆人大常委会副主任王鹤亭，各在自己的论文中指出，中华人民共和国成立以来，在新疆一些地方修建水库时，曾发现了一批十分古老的井渠遗迹。米努甫在文中所举的古老井渠遗迹在吐鲁番金胜口水库区。这条古井渠长约100米，已经干涸；有七个竖井，每个竖井相隔约10米；暗渠出口处与林则徐、左宗棠等一批官吏的推动有关，但是更主要的是当地维吾尔族、汉族、回族等人民辛勤劳动的结果。其中维吾尔族人的贡献尤大，可以说大部分的坎儿井，都是他们穿凿的。
不仅如此，研究者认为，坎儿井工程的重要结构之一——涝坝，也是维吾尔族人民创造的。古代的井渠，主要由暗渠、竖井、明渠三部分组成。维吾尔族发展了坎儿井的结构，又增加了“涝坝”。涝坝是维吾尔语，其含义与汉语中的蓄水池相当。涝坝具有重要的作用。一是蓄水。它位于暗渠的出口处，可将冬季从暗渠中流出的水储存于此。新疆冬季气温太低，农业生产停顿，而坎儿井却在继续出水。涝坝便可将冬水储存起来，可供来春使用。二是晒水。这里的地下水，主要来源是融雪，水温很低，如从暗渠引出，立即循明渠灌溉农田，低温便会严重影响庄稼发育。引出的水，只有先储存在涝坝中，经过晾晒后，再灌溉农田，才利于作物生长。三是便于统一调配农田用水。涝坝的创建，使坎儿井工程更臻完备。
目前，吐鲁番和哈密两盆地的坎儿井共约1000多条，暗渠的总长度约5000公里，可与历史上的万里长城和京杭大运河媲美。