“坎儿”即井穴，它是把盆地丰富的地下潜流水，通过人工开凿的地下渠道，引上地灌溉、使用。坎儿井由立井、暗渠、明渠三个部分组成，在盆地边缘由高向低打若干口立井，再将立井逐次从地下挖通边境成串，水便从地下引出地表。

坎儿井群是一种结构巧妙的特殊灌溉系统。它由竖井、暗渠、明渠和涝坝（一种小型蓄水池）四部分组成。竖井的深度和井与井之间的距离，一般都是愈向上游竖井愈深，间距愈长，约有30至70米，愈往下游竖进愈浅，间距也愈短，约有10米到20米。竖井是为了通风和挖掘、修理坎儿井时提土之用的。暗渠的出水口和地面的明渠联接，可以把几十米深处的地下水引到地面上来。

据记载，汉武帝时在今陕西大荔县修筑龙首渠，于商颜山（今大荔县北的铁链山）开凿十余里的隧洞工程，运用了井渠法："因岸善崩，乃凿井，深者达四十余丈，……井下相通行水。" 汉通西域后，塞外乏水且沙土较松易崩，就将“井渠法”取水方法传授给了当地人民。坎儿井的发展和应用是由“井渠法”而来。坎儿井适应当地易渗漏和蒸发快等特点，后来逐渐趋于完善，发展为适合新疆条件的坎儿井。成为古代新疆地区的主要灌溉设施。

新疆大约有坎儿井1600多条，分布在吐鲁 番盆地、哈密盆地、南疆的皮山、库车和北疆的奇台、阜康等地，其中以吐鲁番盆地最多最集中，达1200多条，总长超过5000公里。参观过坎儿井的人，无不为它设计构思的巧妙，工程的艰巨而赞叹。在乘坐的汽车临近吐鲁番县城时，在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上，可以看见顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包，形如小火山锥，坐落有序地伸向绿洲。这些就是坎儿井的竖井口。假如从高空俯视，这些土堆宛如珍珠串结的项链，扮点着吐鲁番这个古老的土地。

吐鲁番现存的坎儿井多为清代以来陆续兴建的。据史料记载，由于清朝的倡导和屯垦措施的采用，坎儿井曾得到大量发展。清末大臣林则徐在吐鲁番时，对坎儿井大为赞赏。1845年（清道光二十五年）正月，林则徐赴天山以南履勘垦地，途经吐鲁番县城，在当天日记中写道：“见沿途多土坑，询其名，曰‘卡井’能引水横流者，由南而弱，渐引渐高，水从土中穿穴而行，诚不可思议之事！” 坎儿井的清泉浇灌滋润吐鲁番的大地，使火洲戈壁变成绿洲良田。

然而，今天，坎儿井却面临着灭顶之灾。据报道，从今年新疆坎儿井研究会第四届三次理事会上得知，目前吐鲁番地区的坎儿井的现状十分令人担忧，从１９５７年的１２３７个减少到现在的４０４个，照这样的速度下去，不到２３年时间坎儿井将会完全消失。作为新疆最古老的地下取水方式之一，这项具有两千多年历史的地下水利工程，目前受诸多原因影响，自然生态平衡已受到较大的破坏。主要原因是随着近年来现代水利工程的兴建，地下水补给量逐年减少，加上过度的地下水开采，使水位下降，导致坎儿井逐渐干涸。