System kanalizacji miejskiej stopniowo był rozbudowywany o kolejne przepompownie, co umożliwiało coraz sprawniejsze odprowadzanie ścieków.

W 1903 r. rozbudowano pompownię Port. Rozpoczęto również budowę nowych sieci kanalizacyjnych w południowych dzielnicach miasta. Do 1921 r. rozbudowano pola irygacyjne Osobowice, które zajęły powierzchnię 1060 ha. W latach 1906 – 1912 rozbudowano pola irygacyjne Dobrzykowice do powierzchni 525 ha. Oczyszczanie ścieków na polach irygacyjnych było korzystne technicznie i ekonomicznie, dlatego w latach 1915 – 1935 założono szereg lokalnych pól irygacyjnych – Psie Pole, Pilczyce, Leśnica, Pracze Odrzańskie. Łączna powierzchnia pól irygacyjnych we Wrocławiu w 1939 r. wynosiła 1716 ha .

W pierwszym dwudziestoleciu XX wieku długość sieci kanalizacyjnej miasta wzrosła do 423 km. W latach 20. przyłączono do Wrocławia okoliczne tereny podmiejskie z ich lokalnymi systemami kanalizacji (Leśnica, Pracze, Pilczyce, Karłowice, Psie Pole i inne), na których zaczęły powstawać duże osiedla mieszkaniowe. Do wybuchu drugiej wojny światowej długość sieci kanalizacyjnej wzrosła do 838 km. Na początku 1945 r. Wrocław posiadał 14 przepompowni ścieków i 2 podstacje. Taka liczba była konieczna ze względu na płaski teren, na jakim usytuowane jest miasto. Nie było możliwości odprowadzania ścieków wyłącznie systemem grawitacyjnym, jak dzieje się w większości innych miast.

W 1955 r. zaczęły pojawiać się braki w zaopatrzeniu w wodę. Podjęto szereg doraźnych działań, między innymi powrócono do ujmowania wód powierzchniowych. Jednak głęboka degradacja środowiska spowodowała, iż woda z dotychczasowych źródeł zaopatrzenia miasta nie nadawała się do celów wodociągowych. W 1957 r. cukrownie zrzuciły do rzek duże ilości odpadów poprodukcyjnych, co zakłóciło pracę urządzeń uzdatniających wodę w zakładzie Na Grobli. Nazwano to katastrofą cukrownianą. W 1963 r., w wyniku ogromnego zanieczyszczenia Odry fenolami, konieczne stało się zrezygnowanie z eksploatacji prowizorycznych ujęć powierzchniowych. W 1967 r. do użytku oddano pierwszą w Polsce stację fluorkowania wody, która miała poprawić profilaktykę przeciwpróchniczą zębów. Odbudowano także dwie, dotychczas nieczynne, oczyszczalnie ścieków w Praczach i Ratyniu, a zlikwidowano uciążliwą oczyszczalnię ścieków na Karłowicach, gdzie założono kanalizację i skąd zbudowano rurociąg tłoczny na pola irygacyjne.
Rok 1969 to czas kryzysu zasilania Wrocławia w wodę. Wydano zakaz używania wody z wodociągów do mycia samochodów i podlewania ogródków, aby zapewnić Wrocławiowi niezbędne minimum wody. Gdy pod koniec roku nastąpiło całkowite załamanie dostaw wody do miasta, wprowadzono racjonowanie wody i ograniczenia poboru przez zakłady przemysłowe. W końcu podjęto decyzję o budowie systemu przerzutowego wody z Nysy Kłodzkiej do Oławy za pośrednictwem 27-kilometrowego kanału w Michałowie (woj. opolskie). System ten został wraz z pompowniami przekazany do eksploatacji w lipcu 1971 r. Pozwoliło to wyeliminować niedobory surowca, jednak system dystrybucji nadal nie zapobiegał deficytowi wody w mieście. Przedmiotem krytyki była zwłaszcza nieodpowiednia jakość wody. W 1970 r. produkcja wody wynosiła ok. 126 tys. m3/d. Sieć wodociągowa liczyła 940 km, a liczba ludności osiągnęła 524,6 tys. mieszkańców.

W lipcu 1997 r. powódź uszkodziła zarówno sieć wodociągową, jak i kanalizacyjną. Zalane zostały tereny ujęć wodociągowych, Zakład Uzdatniania Wody Mokry Dwór. Podtopione zostały: Zakład Uzdatniania Wody Na Grobli, Wrocławska Oczyszczalnia Ścieków Janówek oraz mniejsze pompownie wodociągowe i kanalizacyjne. Straty MPWiK zostały oszacowane na 46,6 mln zł. Wrocław był pozbawiony wody przez ponad dwa tygodnie, a po przywróceniu dostaw nadawała się ona tylko do celów higienicznych.

Dzięki udzielonej pomocy w ciągu pół roku przywrócono pełną zdolność technologiczną obu zakładów uzdatniania i oczyszczalni ścieków.

W 2005 r. w ZPW Mokry Dwór zostały uruchomione filtry węglowe. Dzięki temu znacznie poprawiła się jakość wody docierającej do 450 tysięcy mieszkańców południowej i zachodniej części miasta. Doprowadzana woda porównywalna jest z najlepszą we Wrocławiu wodą głębinową z ujęcia w Leśnicy.
W 2007 roku zmodernizowano Zakład Produkcji Wody Na Grobli.
14 września 2012 roku oddano do użytku zmodernizowaną Wrocławską Oczyszczalnię Ścieków „Janówek”.
Zmodernizowane i rozwinięte zostały wszystkie ciągi technologiczne oczyszczalni.
Ciąg mechanicznego oczyszczania ścieków rozbudowano m.in. o nowe kraty, dwa piaskowniki, dodatkowe pompy w pompowni głównej oraz dwa nowe osadniki wstępne. Ciąg biologicznego oczyszczania ścieków rozbudowano m.in. o trzy nowe bloki biologiczne i trzy osadniki wtórne. Dodatkowo, żeby dorównać parametrom nowych obiektów, zmodernizowano dwa istniejące bloki biologiczne.
Ciąg gospodarki osadowej rozbudowano m.in o nowe pompownie osadu, dwa zbiorniki i dwa zagęszczacze osadu, cztery wydzielone komory fermentacyjne , wzniesiono od podstaw budynek odwadniania osadu oraz wybudowano suszarnię osadu. Zmodernizowano też budynek mechanicznego zagęszczania osadu.
W celu zmniejszenia olbrzymiego zapotrzebowania rozbudowanej oczyszczalni na czystą wodę wodociągową, wybudowano instalację wody technologicznej. Dzięki niej uzyskano możliwość korzystania ze ścieków oczyszczonych jako wody technologicznej.
Z osadu w komorach fermentacyjnych produkowany jest biogaz, który następnie kierowany jest do specjalnego zbiornika, a potem do stacji generatorów energii elektrycznej lub do kotłowni.
Prąd wyprodukowany w ten sposób wykorzystywany jest do napędzania urządzeń pracujących w oczyszczalni, a także sprzedawany jest na zewnątrz. Rozbudowanie ciągu biogazowego pozwoliło na zwiększenie ilości produkowanej energii elektrycznej i cieplnej.
Rozbudowa WOŚ przyniesie wiele korzyści nie tylko dla miasta Wrocławia, ale i dla regionu. Dzięki wydatkowaniu ogromnych kwot znacząco poprawiła się czystość Odry, a tym samym stan środowiska we Wrocławiu i w konsekwencji w regionie. Oczyszczone ścieki nie zakłócają równowagi ekosystemu, a kanał odprowadzający je do Odry stał się miejscem tarła wyjątkowo wrażliwych na zanieczyszczenia ryb łososiowatych. Obecnie po etapie rozruchu zakres redukcji zanieczyszczeń sięga 90-95%. Można również rozpocząć stopniowe wygaszanie eksploatacji wrocławskich pól irygowanych.