龙首渠大约是在汉武帝年间修建的，这是我国古人开发洛河水利的首次工程，当时征调了上万名民工，挖通起自徵县（今澄城县）终到临晋（今大荔县）的渠道。
据《史记·河渠本》载：“……发卒万余人穿渠，自徵（澄城）引洛水至高颜山下，岸善崩，乃凿井，深者四十余丈，往往为井，井下相通行水，水颓以绝商颜，东至山岭十余里间，井渠之生自此始，穿渠得龙骨，故名曰：‘龙首渠’，作之十余岁，渠颇通，犹未见其饶。”
《史记·河渠本》中记载的“龙骨”，指的是大型动物的骨骼化石。至于“龙首”，可能意味着人们当时挖到的是动物头骨化石。
1978年3月，陕西省水利局刘顺堂在大荔县段家乡解放村甜水沟砂砾石层中发现大荔人头骨化石。同年，西北大学地质学系、中科院古脊椎所分别进行了考古发掘，发掘出大量的石制品与动物化石。
1980年，中科院古脊椎所等进行第二次正式发掘，并在附近区域展开调查，依然发现有大量石制品与动物化石存在。
2021年11月－2022年12月，陕西省考古研究院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、渭南市博物馆联合组队，分次对北洛河流域旧石器时期进行阶段性考古调查。一年多来，在北洛河两岸及洛惠渠流域，新发现旧石器遗址点23处，采集到石核、石片、尖状器类旧石器制品285件。采集到马、鹿、牛、蚌类等各类动物化石标本若干。发现的各类标本，均存在于河流两岸的L1（马兰黄土）、S1－S3（古土壤）和砾石层当中。
2024年8月21日－26日，渭南市第四次全国文物普查队对大荔县田野不可移动文物调查时，在龙首渠引流区域、育红村、义井村等地的黄土断崖或洛河岸断坎，再次采集到旧石器时期石制品与各类动物化石。
2025年5月15日－19日，渭南市第四次全国文物普查队对蒲城县文物点复查时，在井渠遗址及其周边依然发现有旧石器时期石制品与动物化石存在。并且在洛惠渠流域还新发现汉代竖井遗址2处。
北洛河两岸L1、S1－S3、砾石层中的这些石制品属于古人类遗留下来的生活用具，动物化石则是他们食用过的动物遗骸。多年来的诸多发掘成果和新发现，为研究北洛河流域气候变化，地形、地貌变迁，古人类起源、繁衍、迁徙以及动物种类演化等提供了有力的实物研究价值。
文史中记载的“龙骨”根据考古年代划分，属于旧石器文化研究范畴。这些年来在北洛河两岸和洛惠渠流域采集到的各类动物化石都可称为“龙骨”，这与《史记·河渠本》中的记载完全相符，由此也佐证了汉代人们在修建龙首渠时挖到了“龙骨”的史实。
龙首坝属于一处近代水利建筑，原名为拦河坝，是一座石拱滚水坝，它横卧于澄城县交道镇状头村村西的洛河老状瀑布上游60米处，该坝由著名爱国将领杨虎城倡导，近代水利科学家李仪祉主持规划，总工程师孙绍宗率队勘测并全面负责工程实施，工程师李奎顺设计，时任省政府主席邵力子与李仪祉共同批阅，并得到全国经委会水利处代处长茅以升、副处长郑肇经的批准。于1934年3月25日开工，次年6月20日坝体砌竣，10月全部坝工告竣。坝轴为弧形，坝面为渥奇式。坝顶长177.7米，坝顶宽5米，坝基最大宽22.5米，坝高16.2米，坝体总用工157669人，用石料20525立方米，用沙7290立方米，用水泥12092桶，支付银元217881.21元。
1935年2月，李仪祉将建于汉武帝时创建的龙首渠渠首段的拦河坝命名为“龙首坝”。3月28日，时国民政府主席林森亲笔题写了坝名，后将题词刻石竖碑，修建龙首亭，以示纪念。该亭由田子元设计，建于坝东岸，亭基36平方米，高0.91米，亭子空间高3.95米，屋面高3.2米，宝瓶顶高0.85米，兽角挑檐飞去1.3米，通体为钢筋混凝土结构，四柱钻顶琉璃屋面，檐下及亭顶均绘有彩色图案，属仿古木结构建筑，古朴大方美观。
李仪祉（1882年—1938年），蒲城县人，著名水利学家和教育家，我国现代水利建设的先驱。其父李桐轩，关中名儒，同盟会会员，西安易俗社首任社长、剧作家。
李仪祉创办了我国第一所水利工程高等学府，南京河海工程专门学校和多所院校，为我国培养了大批水利建设人才，并亲自主持建设陕西泾、渭、洛、梅四大惠渠，树立起我国现代灌溉工程样板，对我国水利事业作出了重大贡献。
毛泽东同志提出：“水利是农业的命脉。”这也是千百年以来人们的智慧共识。
汉武帝时首建洛河龙首渠，灌溉蒲城县以东澄城、大荔地区。因渠道穿越商颜山（铁镰山），黄土塌方、湿陷严重，故而采取了井渠之法。
魏明帝曹叡青龙元年（233年），拓展古老灌区，在龙首渠下游兴建临晋陂引洛灌溉。充足的粮草，使这里成为曹魏政权统一中原的根据地。
南北朝时期，北周武帝宇文邕于保定二年（562年），对龙首渠曾重加修浚，使得国力大增。
唐开元七年（719年），著名水利家同州刺史姜师度在这一带重新兴建灌溉工程，不仅引洛河水，而且引黄河水灌溉，压碱淤地，水利效益更加显著。
元、明、清各个时期，皆对洛水流灌区或加固修缮，或增扩引流。
上世纪初，由杨虎城将军决策，著名水利专家李仪祉在龙首渠基础上主持实施了“关中八惠”之一的洛惠渠改造工程。将历代不同方式的引洛灌溉重新整合，续建扩灌。
1933年，该工程在大荔县设引洛工程处，后改为泾、洛工程局，主办洛惠渠工程。洛惠渠自1934年渠道施工以来，总干渠及渠首工程快速进展。至1936年5号隧洞遇到流沙、潜泉等困难，因此改变了施工计划。为了解决施工人员不足的问题，先后接收了由山东、河南等地前来的民工。如今，曾经为洛惠渠流血流汗的这些外乡人，已在当地安家落户，形成了大荔县义井村两个村民小组。
据悉，渠首枢纽工程在澄城县状头筑坝引水，有总干渠1条，干渠4条，支渠3条，斗、分渠648条。排水系统有干支沟8条，分毛沟210条。排灌渠道总计6277条，总长度3321公里。重点工程为5号隧洞穿通铁镰山，全长3480米。洛西桥式倒虹，全长514米。总干渠原设计引水能力为15立方米/秒，1975年扩展了总干渠，现在设计引水能力为18.5立方米/秒。有小型水库3座，库容136万立方米。水塘51座，蓄水量139万立方米。
洛惠灌区可灌溉大荔县、蒲城县、澄城县等地近80万亩农田。以洛河为界，洛西灌区27万余亩，洛东灌区50万余亩。渠井双灌的旱涝保收农田接近40万亩。
先民为了生存，苦干加巧干。“现代水圣”李仪祉，面对竣工后的洛河惠民渠曾经豪言：“大旱何须望云至，自有长虹带雨来！”如今这片富饶之地，正如蒲城县永丰镇名字的由来“远无年歉薄收之岁，永为五谷丰登之地”。
溯古而知新，继往而开来。上世纪末至2000年以后，洛惠渠管理系统多次加固，修缮了灌溉水系，增扩了灌溉面积，让更多的民众受益。他们秉承“为天地立心，为生民立命”的宏伟志向，着力改变水利面貌，使得洛河清流惠及千家万户。