自公元1151年开始，北京逐步发展成为金、元、明、清四个封建王朝的首都。虽说金中都仅是拥有中国淮河、秦岭以北半壁河山的金王朝的首都，其城市规模、历史地位和政治影响都不能与全国江山一统的元大都和明、清北京城相比，但金中都毕竟是北京城的前身，燕京上升为一代封建王朝首都的开始，因而不可轻视。从此以后，北京与全国的联系就越来越广阔，越来越紧密了。
国都是全国的政治中心和文化中心，是封建皇帝生活起居和处理国事的地方。以六部、五府为代表的庞大的封建文武衙门及其大小官僚，以内官监、御用监为代表的专为皇室服务的内官系统及众多太监，以国子监、翰林院为代表的全国最高学府与文化机构，都集中在京城。在京城内外及附近长城沿边还驻有大量军队，以卫戍京城安全。皇室贵族、朝廷臣僚，士林举子、卫所军卒等，都需要国家供养，或支付俸禄（米），或供应口粮。这大量的俸禄米粮北京地区是供应不足的，只能从全国各省征收，特别是从长江中下游的鱼米之乡即江苏与安徽（江南）、浙江、江西、湖广等省征收大米（粳米、糯米等），又从河南、山东、直隶（河北）等省征收小麦、小米、高粱、黑豆等杂粮。正如《元史·食货志》所说：“元都于燕，去江南极远，而百司庶府之繁，卫士编民之众，无不仰给于江南。”元代是这样，明、清也是这样。所以，元、明、清时每年都要从江南及中原各省份征收数百万石米粮，以供京师所需。但缴纳这些米粮的省、府、州、县，近的距北京数百里，远的上千里乃至几千里，这么多的粮食怎么运到京城来呢？走陆路，人用车子推，或赶牲口驮吗？近处当然可以，但路远了，谁能受得了那个累！吃得了那个苦！主要的办法还是走水路，用船运。水路有海路与河路之分，元、明时都曾有过海运漕粮的事，清代也有人主张海运。但是，在古代那种只能装载几百石的小木船、帆船的条件下，海运是有极大风险的，因为大海中风涛莫测，每年都有粮船被大海的狂涛巨浪漂没淹溺，也有的船被浪涛毁坏后而将漕米抛弃。为避海运的风险，元、明、清三代便大力开凿运河，修筑运河堤闸，疏浚运河河道，以保证漕运畅通。
可以这样说，有了北京作为国都的需要，才有京杭大运河的贯通与漕运。有了京杭大运河的贯通和漕运，才能使什刹海与京杭大运河联系起来。
什刹海是怎么形成的？又是什么时候形成的？这个问题是研究什刹海文化首先要触及的问题，也是论述什刹海与京杭大运河的关系不能回避的问题。这个问题到现在并没有一个公认的、明确的、科学的说法和结论，还有待深入研究。
根据有关历史文献的记载，什刹海与北海、中海等地原是高梁河的故道。《水经注·水》说：水（桑干河，今名永定河）流经蓟城南后，“水又东南，高梁之水注焉”。水出蓟城西北平地泉，东注，经燕王陵（现在首都体育馆南路北段西侧高地）北，又东经蓟城北，又东南流，《魏氏土地记》曰：“蓟东一十里有高梁之水。其水又东南入水也。”按这里所谓源出蓟城（在今广安门内外一带）西北平地泉的高梁河，即指出自今紫竹院泉水，东流经白石桥、高梁桥下的高梁河。流经蓟城北之后，又转向东南，从蓟城以东十里流去。显然，高梁河的河道流势与什刹三海、北海、中海的分布形态十分相近。因此，可以断言，什刹海与北海、中海这一串洼地，原来就是高梁河的故道。又《水经注·鲍丘水》引《刘靖碑碑文》说：“高梁河水者，出自并州。”上文已经说过，高梁河水明明出自蓟城西北平地泉，怎么会出自并州呢？大家都知道，古代并州主要是指今山西省地。原来，高梁河本是古永定河的故道。古永定河又名治水、桑干水、洋河、卢沟河、浑河等，从京西三家店流出西山后，进入平原地区，改道泛滥，迁徙无常，北起清河，向南依次是坝河、高梁河、凉水河、凤河、龙河、天堂河、永定河、小清河等，都曾是古永定河的故道，只是时间或早或晚，或先或后而已。这样一来，也就不难理解“高梁河水者，出自并州”这句话的本意了，因为高梁河就是古永定河的故道。因此，也可以说，什刹三海及北海、中海这串洼地，原是古永定河的？故道。
那么，是什么时候在这条古河道洼地里积水，形成整体上形如括号右半边似弧形的一串湖泊的呢？
在北魏（396—534）大地理学家郦道元所撰著的《水经注》中，只字未提蓟城（在今广安门内外）北有一串水泊。《水经注》是一部全面记述我国早期河湖水道及相关历史文化的巨著，对其科学价值与学术影响无论给予多么高的评价都不为过。郦道元是涿县人，对涿县周边包括幽州（今北京）地区的河湖水道的记述极为翔实。例如，他对蓟城（今北京）西郊的西湖（今莲花池的前身）是这样记述的：“水（即今永定河）又东，与洗马沟水（即今凉水河上源的北支）合。（洗马沟）水上承蓟水（应是从蓟城西北隅的蓟丘向西流的一条小河），西注大湖。湖有二源，水俱出（蓟）县西北平地，导泉流结西湖。湖东西二里，南北三里，盖燕（国）之旧池也。渌水澄澹，川庭望远，亦为逰瞩之胜所也。”既然郦道元对于蓟城西郊的西湖（今莲花池前身）能记述得如此详尽细腻，那么，如果当时蓟城北郊已有什刹海、北海、中海等这么一大串水泊，郦道元是绝对不会不知道的，也不会忽略不计的。但是，《水经注》除了说蓟城北有高梁河流过外，只字没有提及蓟城北有湖泊的事。据此可以断定，至少在北魏以前，什刹海这片水泊尚不存在。
在什刹海附近地区，已发现多座唐代坟墓。例如，1977年在北池子大街草垛胡同发现唐“故承务郎、试左武卫兵参军、前守代州县尉孙府君（孙逵）墓志铭并序”，该《墓志》称：于开成三年（838）葬孙逵于“幽州幽都县（县治在蓟城北）礼贤乡黄城”。按这里距北海、中海甚近，但未提到附近有水泊的事。1995年，在西华门内北侧又发现唐“崔公墓志”盖和“博陵崔府君夫人墓志铭并序”。志称“唐贞元十五年（799）葬于幽州蓟县东北五里燕夏乡之原”。按西华门内北侧距什刹海、北海也不甚远，但该《墓志》也未提到附近有水泊的事。这两则重要史料说明，唐代在幽州城北似乎也没有如今什刹海等一串湖泊。
《宋史·宋琪传》记载，宋琪是幽州蓟县（即今北京）人，后晋天福六年（941）中进士。宋太宗时，先后当过谏议大夫、刑部尚书、平章政事、吏部尚书等大官，但官运也不是很顺，有落有起。端拱二年（989），宋太宗赵炅打算北伐辽国，收复幽燕之地，于是让群臣各抒己见，献计献策。在宋琪所献的计谋中，特别提到桑干河水冲着燕城（即辽南京城）的西北角流去，然后绕着西城墙而转向南流。大军如果到了城下，可于燕丹陵（不详确址，当在京西老山附近）东北拦河筑坝，横挡此水，使桑干河水灌入高梁河，高梁河两岸狭窄，容不下桑干河水，必然造成泛溢。可在驻跸寺（在今京西公主坟环岛西北隅，后改名普慧寺）东边将泛溢的桑干河水引入郊亭淀（在广渠门外有大郊亭、小郊亭地名，即郊亭淀所在），三五天便弥漫百余里，将燕京城隔在水南。我军可于城北临时造浮桥以通北路。如果辽国援兵来解救燕京城的危困，已有宽宽的水泊相隔，谈何容易！这样一来，已成孤垒的燕京城，十天内必被攻克。辽南京管内以及山后八军，听说燕京城失陷，必然都归降于宋，这是形势造成的必然结局。
关于宋琪的计谋，说穿了，就是利用当时的河道形势，人为地在辽燕京城北造成一道防阻契丹援军的水泊防线。这正好说明一个问题，即在宋辽初期，燕京城北郊还没有如什刹海、北海、中海等成串的湖泊。如果当时已有这么一串湖泊，宋琪作为幽州蓟县人，不会不知道。如果他知道幽州城北不远有这么一串湖泊，他也不会不考虑如何用来防阻契丹的援兵。但是，宋琪丝毫没有提到燕京城北有什么淀泊，只提到桑干河、燕丹陵、高梁河、驻跸寺、郊亭淀等。但郊亭淀是在燕京城东郊，不在城北，与后来的什刹海无关。
金代已有了什刹海与北海、中海等水泊，这是肯定无疑的。但当时不称什刹海与北海、中海，而是统称白莲潭。白莲潭是金中都东北郊外的风景名胜地。金世宗大定十九年（1179）在依托白莲潭建成一处离宫即太宁宫。同年五月下旬与六七月间，金世宗就到太宁宫度夏避暑。以后，改名寿宁宫，又改寿安宫，金章宗明昌二年（1191）改名万宁宫。金万宁宫有琼华岛（即北海白塔山）。山形、水影、宫殿、林木等构成白莲潭美丽的风光。
既然金代已有白莲潭，那么，白莲潭的形成必定在金代以前。上文已经说过，根据《宋史·宋琪传》的记载判断，宋、辽初期在燕京城北尚没有大片的水泊。这样说来，什刹海与北海、中海等一串水泊应当形成于辽代。史料说明，辽代是多雨的历史时期。《辽史·地理志》记载，在今通州区南部的辽漷阴县地，有一个“方数百里”的延芳淀。大家不妨想象一下，“方数百里”是怎样的一个概念？如果这个水泊是正方形的，“方百里”就是每边25里。“方数百里”就是每边数十里甚至上百里。这是多么大的一个湖泊呀！但是，这么大的一个延芳淀却不见于辽代以前的任何文献记载，说明辽代以前没有它。《辽史·圣宗纪》记载：统和十二年（994）正月初一日，“漷阴镇水，漂溺三十余村，诏疏旧渠。”按漷阴镇即辽漷阴县城所在，位置在今通州区南部牛堡屯镇的大、小北关与前、后南关几个村庄之间。在华北地区，大年正月初一日发大水，漂溺三十多个村庄，现在有谁能相信呢？但是，这是正史中的明确记载，实在是罕见又罕见的事。这件事有力地说明辽代是多雨的历史时期。正是因为这样，在辽漷阴县境才形成方圆数百里的延芳淀。不只是延芳淀，在顺义西南的天柱（今作天竺）、华林（今花梨坎），在朝阳区东北部金盏地区、黄港地区，在今昌平区西南部及海淀区西北部等地，辽代都有大型的湖泊水泽。可以说这都是辽代雨大水多的证据。由此我们就不难理解，是辽代在燕京城东北郊的高梁河（古永定河）故道的洼地里积水成湖，形成了什刹海与北海、中海等一串水泊。在这里应当着重交代一下，在德胜门外之西，在新街口豁口以北以西，原来也是与什刹海联为一体的水泊，元代是积水潭的一部分，后来人称太平湖。20世纪70年代被填平，辟建为地铁车辆修理厂。