自西而东，五岭由越城岭、萌渚岭、都庞岭、骑田岭、大庾岭五座大山组成，地处广东、广西、湖南、江西、福建五省区交界处，是中国江南最大的横向构造带山脉。越城岭和萌渚岭是由湘入桂的交通要道，都庞岭和骑田岭是由湘入粤的交通要道，大庾岭是由赣入粤的交通要道。长期以来，作为天然屏障，五岭山脉阻碍了岭南地区与中原的交通与经济联系，使岭南地区的经济、文化远不及中原地区，被北人称为“蛮夷之地”。
这片广袤的“蛮夷之地”，气候炎热，湿润，原始森林无边无际，江河湖海奔流不息，大象、犀牛、野猪、虎、豹、熊、鹿及各种鱼类出没于森林与河海之中。柳江人、麒麟山人、甑皮岩人等史前人类生活在这里。在秦始皇将岭南纳入中国版图之前，岭南这片土地的主人主要有闽越、南越、西瓯、骆越等百越支系。
虽然远古的岭南炎热潮湿、林木苍郁、瘴海连天、祸患不测，但却出产有珠玑、玳瑁、象齿、文犀、翠羽等让中原人士艳羡不已的珍品。因此，秦始皇统一六国后，“又利越之犀角、象齿、翡翠、珠玑，乃使尉屠睢发卒50万为五军：一军塞镡城之岭，一军守九嶷之塞，一军处番禺之郡，一军守南野之界，一军结余干之水，三年不解甲弛弩。使监禄无以转饷，又以卒凿渠而通粮道，以与越人战，杀西瓯君译吁宋。而越人皆入丛薄中与禽兽处，莫肯为秦虏，相置桀骏以为将，而夜攻秦人，大破之，杀尉屠睢，伏尸流血数十万。乃发适戍以备之。”
这段记载于汉刘安《淮南子》卷十八《人间训》的文字，讲述了秦始皇时代一段意义重大的史实，这就是灵渠的开凿与岭南的纳入中国版图。
2.始皇帝下令凿渠
公元前221年，秦始皇50万大军在尉屠睢的率领下分5路向岭南进攻。“塞镡城之岭”的一军面对的是广西桂林北部的越城岭，越城岭南面是百越的西瓯部落，属于现在的广西；“守九嶷之塞”面对的是广西贺州东北的萌渚岭，萌渚岭南面也是百越的西瓯部落，属于现在的广西；“处番禺之郡”面对的是湖南郴州南面的骑田岭，骑田岭南面是百越的南越部落，属于现在的广东；“守南野之界”面对的是江西西南角大余县南面的大庾岭，大庾岭的南面也是百越的南越部落，属于现在的广东；“结余干之水”面对的是江西上饶南面的武彝山，这个区域是百越的闽越部落，属于现在的江西与福建。
五路大军中，进展最顺利的是“结余干之水”的一军，迅速取得胜利，在福建境内设置了闽中郡。与南越部落接触的“处番禺之郡”和“守南野之界”两军也比较顺利，进入了广东。然而，西面“塞镡城之岭”和“守九嶷之塞”的两路大军却遇到了西瓯部落顽强的抵抗。战争持续了3年，仍没有结果。
西面两路秦军不能取胜的原因：一是因为越城岭地势较高，山路崎岖，交通不便，导致秦军粮草供应不上；二是因为西瓯部落所在地区丛林密布，江河横流，地形复杂，北方人难以适应；三是因为这两路秦军面对的是顽强的西瓯部落。秦朝以前，北人多次入侵西瓯之境，但都未能成功。舜帝南巡，死于苍梧，有传说是死于战事。西瓯部落人民强悍，对外来入侵者抵抗顽强，并且熟悉本土地形，所以面对技术先进、武器精良、代表了先进生产力的秦朝大军，仍然能取得暂时的胜利，使秦始皇的威力不能顺利覆盖岭南。
当时的秦朝十万大军，沿着湘江逆流而上进入广西北部的兴安县，占据了中原与西瓯部落往来的湘桂走廊。湘桂走廊是位于湖南与广西之间的狭长平原，夹在越城岭与海洋山之间，是中原通向岭南的咽喉要道。进入湘桂走廊的秦朝十万大军，由于到处遭遇西瓯部落的狙击，欲进不得，欲罢不能，只好驻守险要地区，修建城堡，派兵驻屯，以防西瓯人的进袭。这就是著名的秦城。秦城建在兴安大、小溶江之间，周长大约20公里。宋代张孝祥为秦城写有诗歌：
堑山堙谷北防胡，南筑坚城更远图。
桂海冰天尘不动，那知垄上两耕夫。
秦城北20里有严关，在严关乡仙桥村的狮子山与凤凰山之间，“群山环之，鸟道微通，不可方轨”，地势极其险要。周去非认为秦城“形势之险，襟喉之会，水草之美，风气之佳，真宿兵之地”。而严关天险则“进有建瓴之利势，退有重险之可蟠”。
秦军驻守秦城，凭借严关天险，与西瓯部落攻守胶着，战事持续三年而无进展。为了解决粮草供应问题，解除秦军后顾之忧，完成岭南统一大业，公元前219年，秦始皇命令监御史禄“以卒凿渠而通粮道”。
二、开凿灵渠的技术条件和地理条件
1.春秋战国的水利技术
秦始皇下令凿渠通粮道，并非突发奇想，而是以先人的工程经验以及可靠的科学技术为保障的。
长江、黄河、淮河、海河、辽河、松花江、珠江构成了中国的七大水系，当时已经有长江、黄河、淮河、海河四大水系纳入秦朝版图。其中，公元前486年，吴国的邗沟就沟通了长江和淮河；公元前482年和公元前361年，沟通黄河与淮河的菏水与鸿沟也相继开通。这些人工运河使长江、黄河、淮河三大水系成为一个内河水运网，船只可以在三大水系间自由穿梭。与此同时，它们也为后来的人工运河的修建提供了宝贵的技术支持和工程经验。
秦国同样也有丰富的水利工程经验。公元前256年，秦国李冰修建了四川都江堰；公元前246年，水利工程师郑国为秦国修建了陕西郑国渠。这两大著名的水利工程，前者使成都平原沃野千里，“水旱从人，不知饥馑，时无荒年，谓之天府”；后者使“关中为沃野，无凶年，秦以富强，卒并诸侯”。
有各诸侯国和秦国自身的水利工程经验和技术保障，秦始皇下令凿渠通粮道，就变得理所当然了。
2.兴安地理与灵渠选址
有中国十大魅力名镇之称的广西兴安，流行一句民谚：“兴安高万丈，河水两边流。”这个民谚概括了兴安自然地理的两大特点：一是海拔高。兴安有猫儿山和海洋山两座大山，其中，猫儿山是越城岭主峰，位于兴安西北部，海拔2142米，为华南最高峰；海洋山主峰盘皇殿，位于兴安东南部，海拔1748米，形成了兴安东西两边高，中间低的地形特点。这地势较低的中间，即著名的湘桂走廊，海拔大约在180—500米之间。二是江河分属两大水系。发源于兴安西北部猫儿山的漓江从北向南流，属于珠江水系；发源于兴安南部海洋山的湘江从南向北流，属于长江水系。由于兴安东西高中间低的地形特点，湘桂走廊上面有许多湘江与漓江的支流，彼此距离已经非常接近，但彼此独立，互不沟通，称得上“鸡犬之声相闻，老死不相往来”。
缪钟灵、宗凤书、蒋亚萍《桂林水文岩溶及旅游资源研究》一书说得更为明白：漓江与湘江之间本来隔着越城岭、海洋山这样的高山大岭，但恰恰在兴安县城附近，漓江和湘江的分水岭降低为一条接近南北向的被称为越城峤的土岭。这个薄弱环节被秦代的水利专家发现了，他们选择这个地方劈山开岭开凿渠道，将湘江之水引入漓江，以最少的工程量换来了跨流域引水的最佳效果。
因为特殊的地理形势，兴安境内拥有北去的湘江与南流的漓江两大互不沟通的水系，湘江在兴安东部，漓江在兴安西部。湘江源于东南，往东北方向流去，其上游称海洋河，由白石河、海洋河、西波江三条河流汇集而成，三河汇合后称海洋河，流至今天的灵渠铧嘴附近称为湘江。漓江源出西北，向西南方向流去，其源头为猫儿山八角田，这是一片接近猫儿山顶，海拔2000米左右的高山沼泽，那里森林密集，储水量大，有高山天然绿色水库之称。漓江上游分为数段，一道主流自上而下称乌龟江、集义河、六洞河、大溶江。湘江和漓江两江的主流相隔甚远。但在靠近灵渠附近有一条始安水，它往南流与清水河汇合成灵河，灵河继续向西流，就与大溶江汇合。因此，作为漓江的一条支流，始安水与湘江已经相当接近，最近处仅1.6公里。
当年秦始皇下令凿渠通粮道，就是要在湘江和漓江之间修建一条运河，使湘江和漓江沟通，保证北方南下的军用物资能够借助河运畅通无阻，顺利结束其统一岭南的宏图。
负责凿渠沟通湘江与漓江的是当时秦军主管军饷运送的史禄。
据明朝欧大任《史禄传》，史禄原籍越人，因为做了上门女婿而到了秦国都城咸阳，成为秦国官员。秦始皇发兵攻打岭南，大概因为史禄来自百越地区，熟悉当地情况，任命他做了运送军饷的军官。当战争旷日持久无所进展之时，由于史禄既熟悉岭南地形，又因为长期定居咸阳，对咸阳附近郑国渠的修建情况也比较了解，有水利工程的经验，因此，他成为凿渠沟通湘江、漓江的最佳人选。
经过勘测，漓江的支流始安水与湘江相距只有1.6公里。湘江南来北去，水量充沛；始安水北来南往，河窄水浅。如果在两河距离最近处开凿一条1.6公里的运河，当是最简单直接的做法。
但是，湘江与始安水两河距离最近的两个端点，湘江的水位比始安水的水位低了6米。对于史禄而言，让湘江在1.6公里的距离内提高6米水位流入始安水，工程难度显然非常大。
史禄只好逆湘江上行，到达今天的铧嘴处，进入了湘江的上游海洋河。这里，海洋河的水位已经略高出始安河的水位，而它与始安水的距离也才大约4公里。也就是说，选择这个地方做分水地点，两条河流的最近距离延长了2.3公里，也就是运河长度增加了2.3公里。通过延长2.3公里的平面距离，抵销6米的垂直距离，对于史禄而言，这当然是优选的分水地点。
分水地点确定之后，史禄开始了在后世看来堪称伟大的凿渠工程。
三、灵渠的工程系统
灵渠是一个系统工程，包括了分水、引水、泄水、通航等子工程。其中，拦河坝起分水的作用，南渠道起引水入漓江的作用，北渠道起保证湘江与漓江通航的作用，泄水天平起分洪泄水的作用，陡门起通航的作用。各个子工程各司其职，缺一不可，保证了灵渠的正常通航和安全运行。
1.分水工程--铧嘴和大小天平
确定分水地址之后，史禄首先要做的是分水的工作。
他需要修建一个拦河大坝，将海洋河的水分流。这个拦河大坝就是今天我们见到的渠首工程，它由铧嘴和大小天平组成。
铧嘴是大小天平的辅助建筑物，是一座导流长堤，形为铧犁状。周去非说的“于上流砂碛中叠石作铧觜，锐其前，逆分湘水为两”，桂林水利专家伍镇基解释为“使上游来水在铧嘴处抛射出两股反向抛物线水流，组合成牛轭形的流态，分流入左右两旁之河”。其综合效果为，“变中流为旁流，化集中为分散；降低过坝的单宽流量，提高坝身的安全度”。
宋代范成大对铧嘴进行过高度评价：“铧嘴，在兴安县五里所，秦史禄所作也，迎海阳水，垒石为坛，前锐如铧，冲水分南北，下为湘漓二江，功用奇伟。余交代李德远尝修之。”他专门为铧嘴作诗一首：
导江自海阳，至县乃弥迤。
狂澜既奔倾，中流遇铧嘴。
分为两道开，南漓北湘水。
至今舟楫伸，楚粤径万里。
人谋兑天造，史禄所经始。
无谓无秦人，虎鼠用否耳。
紫藤缠老苍，白石溜清泚。
是闻可作社，牲酒百世祀。
修废者谁欤，配以临川李。
据唐兆民先生的《灵渠述略》和《兴安县志》，大天平坝顶长344米，宽12.9—25.2米，砌石体最大高度2.24米。小天平坝顶长130米，宽24.3米，砌石体最大高度2.24米。大小天平均为面流式拦河堰。大天平为拦河坝右部，小天平为拦河坝左部。大小天平衔接成人字形，夹角108°。小天平左端为南陡，即引水入南渠的进水口；大天平右端为北陡，即引水入北渠的进水口。据勘测，大小天平坝高4米多，基础用2米多长的松木打桩，再于松桩间横铺一层松木，在松木上砌石。其河床以下部分高2米多，河床以上部分高1.7米。坝体外部为浆砌条石及鱼麟石护面，接水的一面，砌成阶梯。坝顶平铺巨石，宽约6米，镶拼紧密，两石相接处凿有锲形石槽，然后熔铸生铁浆灌入，使它成为紧铆两石的铁栓子。后段倾斜面宽约11米，则用长块片石直竖，鳞次排插，名为鱼鳞石，厚度0.7—1.3米。鱼麟石下伏的沙卵石，上部为人工混黏土的砂卵石坝体，下部为原生沉积砂卵石。条石及鱼麟石之间的胶结物，一部分为沙黏土及石灰，已风化松散；另一部分是掺有桐油的乳白及粉红色之胶结物，结构致密，抗风化力强，特别坚硬。这样，整个堤坝就显得根基稳固，不易被洪流摧毁了。
通常的拦河坝应该呈现“一”字形，但灵渠的拦河坝别出心裁，呈现的是“人”字形状。它由铧嘴和大小天平组成，铧嘴居上。如同高昂的头颅；大小天平居下，如同呈72°角的双臂。今天，如果你登上兴安灵渠边上的南陡村中的观景台，仍然可以清晰地看到这个躺在崇山峻岭之间的惟妙惟肖的“人”字大坝。
原来的海洋河流到这个“人”字大坝的时候开始叫做湘江，原来的湘江沿其故道一路向北，它与漓江的支流始安水平行而流向相反，完全没有汇合的意思。史禄修建的“人”字大坝就像一个人的两条粗大的手臂，呈锐角度张开，在“人”字的接口处将海阳河水分成两股。一股占七分，朝北偏东方向流去，经北渠流了数公里后汇入湘江。另一股占三分，朝北偏西方向流去，经南渠流了数公里与始安水汇合。这一汇合，促成了湘江与漓江的汇合，进而，促成了长江水系与珠江水系的汇合。
在以“万”和“平方公里”为计量单位的地球上，数百米的拦河坝就像沧海一粟一样完全不值一提。然而，沟通湘江和漓江的这个数百米的“人”字大坝，却创造了一个地球上的地理奇迹，它使发源于一个小小的兴安县的一条小河，分别通向两个大海。据说，世界上这种一水流两海的奇观只有两处，一处在俄罗斯，一条河通向两个海：黑海与里海，它是自然决定的。另一条就是兴安的海洋河，它分别通向东海和南海【湘江通往长江进入东海，漓江汇入珠江进入南海】，却是人工造成的。明代鲁铎的诗歌《分水塘》生动形象地描绘了这一奇观：
一道原泉却两支，左为湘水右为漓；
谁知万里分流去，到海还应有会时。
铧嘴，昂首“人”字大坝双臂上的“头颅”，确实秉赋人脑的智慧，具有安全防卫的意识、精确计算的能力和领导指挥的才干。安全防卫意识体现为分洪，减轻洪水对大小天平的冲击力，可以护堤；精确计算能力体现为分水，将海阳河的水七分返回湘江，三分补给漓江，沟通湘、漓；领导指挥才干体现为导航，它将顺流急下的海阳河劈成两半后，在其两侧形成了静水区，南来北往的船只，循着静水区航行，相当安全。一个铧嘴，具有如此精妙的意识、能力和才干，不得不令人联想到人脑的智慧。