「坎兒」即井穴，它是把盆地豐富的地下潛流水，通過人工開鑿的地下渠道，引上地灌溉、使用。坎兒井由立井、暗渠、明渠三個部分組成，在盆地邊緣由高向低打若干口立井，再將立井逐次從地下挖通邊境成串，水便從地下引出地表。
坎兒井群是一種結構巧妙的特殊灌溉系統。它由豎井、暗渠、明渠和澇壩（一種小型蓄水池）四部分組成。豎井的深度和井與井之間的距離，一般都是愈向上游豎井愈深，間距愈長，約有30至70米，愈往下游豎進愈淺，間距也愈短，約有10米到20米。豎井是為了通風和挖掘、修理坎兒井時提土之用的。暗渠的出水口和地面的明渠聯接，可以把幾十米深處的地下水引到地面上來。
據記載，漢武帝時在今陝西大荔縣修筑龍首渠，於商顏山（今大荔縣北的鐵鏈山）開鑿十餘裡的隧洞工程，運用了井渠法："因岸善崩，乃鑿井，深者達四十餘丈，……井下相通行水。" 漢通西域後，塞外乏水且沙土較松易崩，就將「井渠法」取水方法傳授給了當地人民。坎兒井的發展和應用是由「井渠法」而來。坎兒井適應當地易滲漏和蒸發快等特點，後來逐漸趨於完善，發展為適合新疆條件的坎兒井。成為古代新疆地區的主要灌溉設施。
新疆大約有坎兒井1600多條，分布在吐魯 番盆地、哈密盆地、南疆的皮山、庫車和北疆的奇臺、阜康等地，其中以吐魯番盆地最多最集中，達1200多條，總長超過5000公里。參觀過坎兒井的人，無不為它設計構思的巧妙，工程的艱鉅而讚嘆。在乘坐的汽車臨近吐魯番縣城時，在那鬱鬱蔥蔥的綠洲外圍戈壁灘上，可以看見順著高坡而下的一堆一堆的圓土包，形如小火山錐，坐落有序地伸向綠洲。這些就是坎兒井的豎井口。假如從高空俯視，這些土堆宛如珍珠串結的項鏈，扮點著吐魯番這個古老的土地。
吐魯番現存的坎兒井多為清代以來陸續興建的。據史料記載，由於清朝的倡導和屯墾措施的採用，坎兒井曾得到大量發展。清末大臣林則徐在吐魯番時，對坎兒井大為讚賞。1845年（清道光二十五年）正月，林則徐赴天山以南履勘墾地，途經吐魯番縣城，在當天日記中寫道：「見沿途多土坑，詢其名，曰『卡井』能引水橫流者，由南而弱，漸引漸高，水從土中穿穴而行，誠不可思議之事！」 坎兒井的清泉澆灌滋潤吐魯番的大地，使火洲戈壁變成綠洲良田。
然而，今天，坎兒井卻面臨著滅頂之災。據報導，從今年新疆坎兒井研究會第四屆三次理事會上得知，目前吐魯番地區的坎兒井的現狀十分令人擔憂，從１９５７年的１２３７個減少到現在的４０４個，照這樣的速度下去，不到２３年時間坎兒井將會完全消失。作為新疆最古老的地下取水方式之一，這項具有兩千多年歷史的地下水利工程，目前受諸多原因影響，自然生態平衡已受到較大的破壞。主要原因是隨著近年來現代水利工程的興建，地下水補給量逐年減少，加上過度的地下水開採，使水位下降，導致坎兒井逐漸乾涸。
