千百年来，吐鲁番能大面积种植葡萄，成为丝路重镇，坎儿井功不可没。吐鲁番盆地夏季酷热难耐，年均降水量仅16毫米，蒸发量却高达3 000毫米，再加上河流匮乏，自古便被称为“火洲”。面对这种极其恶劣的自然环境，古人发明了坎儿井来解决当地的水源问题。

在新疆考古发现的一幅2 300年前的岩画，其上的水系、井、泉图案与坎儿井惊人相似。据专家推测，早在汉代，吐鲁番地区就已经有坎儿井的身影。

吐鲁番盆地内的水资源，主要来自博格达山的冰雪融水。古人利用地势落差，开凿暗渠，引导水流沿着暗渠流向盆地。他们为什么不修明渠，或者直接挖掘河道呢？因为当地常年高温干燥，水在流动过程中很容易被大量蒸发，或者渗漏到地下。于是，他们就琢磨出了坎儿井这种结构巧妙的特殊灌溉系统。

坎儿井由竖井、暗渠、明渠和涝坝（小型蓄水池）四部分组成。构造原理是：在高山雪水潜流处，寻找水源，在一定间隔打下深浅不等的竖井，然后依地势在井底修通暗渠，沟通各井，引水下流。