海河起于天津市西部的金刚桥，东至大沽口入海，全长1050多公里，横贯天津闹市。海河水系的形成与历史上黄河下游河道变迁以及华北平原的形成有着密切的联系。经过以后的地壳变动，沿海大陆架逐渐上升为陆地，那时海河各支流及黄河均分流入海。其中黄河的沉积作用最大。海河水系形成的过程又是各河下游迁徙改道的过程。海河水系的形成除上述原因外，还与人类活动有重要联系。直到清代，直沽河等名称才逐渐被海河这个名字所取代。
海河水系的形成与历史上黄河下游河道变迁以及华北平原的形成有着密切的联系。
据考古调查，在五千多年前，天津附近还是一片汪羊大海。经过以后的地壳变动，沿海大陆架逐渐上升为陆地，那时海河各支流及黄河均分流入海。这些河流发源于山区，从山区冲下来的大量泥沙，流至山前，由于河槽纵比降减少，流速减缓，泥沙沉积下来，逐渐在山前形成若干个冲积洪积扇。其中黄河的沉积作用最大。长期的沉积使各河冲积洪积扇不断加大，以后连在一起，形成了河北平原。各河顺地势流向最低的天津附近入海，于是扇状的海河水系的雏形逐渐形成。
海河水系形成的过程又是各河下游迁徙改道的过程。历史上的黄河下游河道曾多次南北迁徒，据史书记载，从春秋至中华人民共和国成立前的两千多年中，黄河决口改道1500多次，其中重要改道26次，改道的范围，北经海河河道，南夺淮河河道入海，黄河每次变迁都对海河水系的形成与变迁带来很大影响。
在春秋时期周定王五年(公元前620__年)，黄河从浚县改道，经河北省大名县、交河县至天津东南入海。大致循现代的卫河、清凉江、南运河一线。当时黄河以北的呼沲河(即后来的滹沱河)、?河(后称沙河)、?水(后为唐河)、治河(后为永定河)、沽水(后为北运河)都经天津附近的洼淀分流入海，海河水系尚未形成。
到王莽始建国三年(公元20__年)，黄河又发生改道，南徙至山东利津入海。海河水系曾一度摆脱了黄河的影响。在东汉建安十一年(公元220__年)、曹操在进行统一北方的战争中，疏凿了白沟、平虏渠、泉州渠、新河等几条运输渠道，把河北平原上几条大河连接起来，从而使分流入海的各河，在天津附近汇流入海。初步形成了海河水系。
后来，由于黄河的迁徙、改道，曾几次侵夺海河水系。如宋庆历八年(公元1048年)黄河从河南濮阳决口，改道北流。由青县、天津入海。从北宋以后，海河水系受黄河的影响逐渐减小，到明万历年初黄河夺淮入海。清咸丰五年(公元1855年)黄河又改道北徙，在山东利津入海，海河水系就很少受黄河的影响。
海河水系的形成除上述原因外，还与人类活动有重要联系。隋大业元年至六年(公元605~620__年)，在旧河道基础上，先后修建了通济渠、永济渠及江南运河，打通了一条以洛阳为中心，东南达余抗(今杭州)，东北抵涿郡(今北京市)的隋代大运河。使东汉末期形成的海河水系又与人工河道联系在一起，从而使海河各支流在天津附近入海的形势长期固定下来。以后，为了防止水患，曾先后修建过不少减河，特别是中华人民共和国成立后在根治海河工程实施中，逐年开挖了永定新河、子牙新河、滏阳新河、漳卫新河、滏东排河等多条人工河道，海河水系分布发生了巨大变化，改变了过去各支流全在天津附近汇合后入海的形势，而分别由减河入海。
由于20世纪末引滦入津工程的开通，将滦河水系和海河水系也联系起来。海河水系成为中国华北地区流入渤海诸河的总称，亦称海滦河水系(流域东缘海岸线大约为山海关至老黄河口)。海河水系分为滦河水系和海河水系，而滦河水系又分为滦河和冀东滦河以东诸河、冀东滦河以西诸河，这些河流都是独立入海的河流。
名称演变
宋朝时，海河干流为界河下游段，金、元时改称直沽河、大沽河。海河这个名字始见于明末。直到清代，直沽河等名称才逐渐被海河这个名字所取代。