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L’idrografia del territorio milanese ha subito un profondo rimaneggiamento già a partire da epoche antiche. Secondo alcune ricostruzioni, infatti, l’attuale centro storico, area di insediamento di epoca celtica, prima e romana poi, era compreso tra gli alvei del Nirone e del Seveso. Si trattava verosimilmente di una zona molto ricca d’acqua, con probabilmente aree paludose alimentate da risorgive che poi in epoche successive saranno capate attraverso i fontanili.
Le prime trasformazioni sono avvenute già in epoca romana quando è stato creato il primo fossato che cingeva la città fortificata, alimentato in origine, per l’appunto, dal Nirone e dal Seveso. Lungo il tracciato di tale fossato si sviluppano ancora due condotte, ora tombinate, denominate Piccolo e Grande Sevese, delle quali il secondo fa tuttora parte del reticolo idrografico minore. Le acque di tale fosso, attraverso il canale Vetra, si riversavano, e in parte vengono tuttora addotte, nella roggia Vettabbia. 
Un secondo fosso, più ampio del primo, fu creato nel 1155, e corrispondeva alla così detta cerchia dei Navigli, giunta intatta fino quasi ai giorni nostri. Infatti, fu prima coperta per ragioni igieniche sanitarie con vari interventi tra la fine dell’800 e gli anni 30 del secolo scorso, e poi definitivamente interrata tra il 1968 e il 1969, in relazione a problemi di natura strutturale delle coperture stesse. Si ricorda, per altro, che è in fase avanzata di progettazione la riapertura di una parte di tale sistema di fossati, in particolare del tratto di collegamento tra la Martesana e la Darsena.
Sempre in epoca medioevale, con vari interventi tra il 1100 e il 1300 fu realizzato il Naviglio Grande, che permetteva il collegamento con il Ticino e il Lago Maggiore,  successivamente nella seconda metà del ‘400 il Naviglio Martesana, realizzato quindi in epoca sforzesca, che consentiva il collegamento con l’Adda. Un tempo esso alimentava la fossa interna dei navigli passando dalla conca dell’Incoronata e dal laghetto di San Marco; dopo la confluenza col torrente Seveso, che avviene all’altezza di via Carissimi, dà origine, in corrispondenza del Ponte delle Gabelle, vicino a Porta Nuova, al Cavo Redefossi.
Quest’ultimo scorre (tombinato) sotto i viali della cerchia orientale dei Bastioni, fino a Porta Romana, dove devia lungo corso Lodi e le vie Cassinis e Rogoredo, raggiungendo  poi in un condotto  che fiancheggia la via Emilia, fino alla confluenza nel Lambro.
Il tratto del Cavo Redefossi che va da piazza Medaglie d’Oro al Lambro venne scavato tra il 1783 ed il 1786 per rimediare alle frequenti esondazioni che interessavano le zone di Porta Vittoria, Porta Romana e Porta Ludovica. 
Infine, tra la prima metà del ‘600 e l’inizio dell’800, attraverso vari fasi e traversie, fu scavato il Naviglio Pavese, che metteva in comunicazione il centro di Milano con Pavia e quindi con il Po e l’Adriatico.
Il fiume Olona, che nasce nelle prealpi varesine, raggiunge Milano nei pressi dell’attuale Quartiere Gallaratese; percorrendo in sotterraneo i viali della circonvallazione occidentale fino a San Cristoforo; un tempo si immetteva direttamente nella darsena di Porta Ticinese; attualmente supera il Naviglio Grande e dà origine al Colatore Lambro Meridionale.
Nella zona di San Siro confluiscono nel fiume Olona il torrente Fugone (o Merlata), e poco più a valle il torrente Mussa: entrambi attraversano in sotterraneo parte dell’attuale territorio cittadino.
Ad Est della città scorre a cielo aperto, proveniente dal triangolo lariano, il Lambro settentrionale, che presso Melegnano raccoglie le acque del Cavo Redefossi e della Roggia Vettabbia, e più a valle quelle del Colatore Lambro Meridionale.
Il Lambro Meridionale, oltre a ricevere le acque dell’Olona, funge anche da scaricatore del Naviglio Grande.
Per rimediare alle frequenti esondazioni del torrente Seveso e del fiume Olona esiste inoltre lo scolmatore di Nord-Ovest, che si è però spesso dimostrato insufficiente ad evitare allagamenti in città, soprattutto nella zona di Niguarda.
Infine che a Nord di Milano, trasversalmente alla pianura corre il Canale Villoresi, realizzato a solo scopo irriguo tra il 1877 e il 1890, che collega il fiume Ticino all’Adda, fornendo acqua di irrigazione a un ampio comprensorio naturalmente meno ricco di acqua della zona a Nord della città.