宋太平兴国四年(979年),辽宋高梁河战役即发生在高梁河一代。辽帝令耶律休哥率十万大军增援被宋军围困在辽南京(今北京)的辽军,在高梁河与宋军交战。耶律休哥与耶律斛轸分兵两翼,打败宋军,宋太宗南逃。
元初,废弃金中都城,以高梁河水系为基础建设元大都。
郭守敬于1291年将昌平神山、白浮泉及西山诸泉水引入瓮山泊(即现今的昆明湖),将原来向东北流入清河的玉泉水改道东南,流入北京城内,因此动用民工垒长堤,疏高梁河,用于解决北京的生活和河漕用水。这一工程仅宛平段就设有青龙桥闸、玉泉新闸、广源闸、高梁闸(在现今高梁桥的西边)和澄清闸共6道水闸。