东汉建安五年（200年），陈登筑堰防淮。
明朝永乐元年（1403年），陈碹主持重筑大堤。
隆庆四年（1570年），淮河于此决口，王宗沐主持重修。
万历三年（1575年），洪泽湖大堤又被淮河决口冲毁。
万历六年（1578年），潘季驯又重筑洪泽湖大堤。
万历八年起（1580年），洪泽湖大堤改为石堤。
清朝乾隆四十六年（1781年），洪泽湖大堤完工。
同治三年（1864年）漕运总督吴棠，驻清江浦，为防捻军，奏请朝廷拆高家堰北端的一段石工墙，作建清江城之用。清江城于当年春天开工，次年秋竣工。共拆掉条石约4.5公里。
民国期间（1912-1949年），高家堰一带石工受到偷盗、损坏。
1958年，因建淮沭河六塘河地下涵洞，经过淮阴专员公署批准，拆头堡至十堡长17.4公里石工墙，取石料为六塘河地涵之用。
1966-1968年，高良涧至蒋坝段改建加固，又拆除24公里。
20世纪80年代，洪泽湖大堤仅存迎水石工13.79公里及周桥越堤800米，洪泽湖大堤上，除少数地段外，大部分已改为灌砌块石护坡及条石护砌防浪林台的边坡。
洪泽湖大堤位于江苏省淮安市境内，北起淮阴区码头镇，南迄洪泽区蒋坝镇，全部阻断淮河不能东流人海，蓄积于堰西地区，形成洪泽湖（平原水库），是阻拦淮河形成洪泽湖的大型堤堰工程。堤长67.26公里，临湖面全部为石工，大堤高3-9米，底宽50-150米，顶宽10-30米，共108弯，共使用千斤条石60000多块，是苏北淮安、扬州和里下河地区防御淮河洪水的主要屏障。大堤南端建有三河闸，下接淮河人江水道；北部建有高良涧闸、苏北灌溉总渠、二河闸和淮河人海水道，可调节洪泽湖水位，排泄淮河洪水进入长江和黄海。
洪泽湖大堤结构规格统一，筑工精细，展示了中国古代水利建设的高超技艺。洪泽湖大堤的筑堤成库规划和直立条式防浪墙坝工程技术，大堤作为明清两代“蓄清刷黄——治河保运”的治水产物，与古代防洪、供水、航运及军事、经济、社会的发展都有密切的联系。
周桥大塘位于洪泽湖大堤45公里处，是清道光四年（1824年）洪泽湖决堤冲击而成，朝廷令林则徐前来现场指挥。道光十年筑成高8米、顶宽33米、长737米的内堤，并用条石砌成护墙，是洪泽湖大堤保存为完整的石工墙。由于形状如月，又称“月潭”。
九龙湾位于洪泽湖大堤54公里处。传说常有九条龙在此戏水，从而导致大堤频繁溃决殃民。为祈求永保安澜，此处曾建九龙庙，用于人们膜拜敬香，后因年久失修而毁。砌筑于此的直立石工墙，是洪泽湖大堤的初模样。
治淮碑位于洪泽湖大堤45公里处，碑上刻有乾隆题写的五言治水碑文，原立于五里牌。文化大革命“破四旧”期间，乾隆碑文被人为磨去，刻上毛泽东的亲笔题词“一定要把淮河修好”。
信坝遗址位于洪泽湖大堤50.6公里处，建成于道光十二（1832）年，坝宽200米，两侧的金刚墙贯穿堤身。洪泽湖大堤1800多年历史上至少有37座减水坝，清朝时，洪泽湖大堤上设有5座减水坝，分别以儒家“五常”仁、义、礼、智、信来命名，故又称“上五坝”，仅信坝保存完好。
洪泽湖大堤的兴建，最初是为下游防洪，其发展和扩建，是明清两朝为维系朝廷财政正常运转，保证运河漕运畅通的结果。洪泽湖的开发利用，反映了中国古今治水思想和经久不衰的效益。
洪泽湖大堤既是先民综合治理黄河、淮河、运河水系的工程。又是一处可作为文化研究、旅游发展的历史文物、治水丰碑。洪泽湖大堤经过维护后，仍起着重大作用，保护着淮河下游20多万平方公里耕地、2000多万人民生命财产和10多座中小城市的防洪安全。
2002年，洪泽湖大堤被江苏省政府公布为省级文物保护单位。
2006年5月25日，洪泽湖大堤被中华人民共和国国务院公布为第六批全国重点文物保护单位。
洪泽湖大堤历史文化底蕴丰厚。清朝康熙、乾隆两代皇帝都非常重视对大堤的治理和保护，曾6次南巡，12次到清口（洪泽湖的出水口）登临天妃闸，巡视河务，指授河臣，在洪泽湖大堤上，留下40通御笔碑刻。两代皇帝重视治水，亲临现场，留下许多治河业绩和碑刻。
