沣河发源于秦岭“七十二峪”中的沣峪，沣河也由此得名。沣河位于西安西南，流经喂子坪、滦镇、祥峪等乡镇，先后纳高冠河、太平河、潏河，继续北行到高桥进入咸阳市，与渭河平行东流，在西北方向的草滩农场汇入渭河，全河长78公里。
沣河是关中地区一条古老的河流，大禹曾治理过许多河流，其中包括沣河。传说大禹总结其父鲧治水教训，改堵为疏，开凿疏通河道，成功治理了沣河泛滥的洪水，如今的沣河东流绕古城正是当年“大禹治水”的功绩。这一功绩记录在《诗经·大雅·文王有声》“沣水东注，维禹之绩”之中。在西安市鄠邑区涝店街道，有个叫“三过村”的村庄，据说是大禹治水时“三过家门而不入”的故里，沣河岸边有一夯土台基“禹绩冢”，据说是百姓为纪念大禹治理沣河水患而修建的衣冠冢，旁边建有“禹绩台”。
沣河流域是中华文明发祥地之一，周文王在沣水河畔发现了这片沃土，西周的丰京和镐京就建在沣河的东西两岸。据考证，《诗经》很多篇章源自沣河一带，沣河因此被誉为“诗经之河、礼乐之源”。周人十分看重沣河，在河岸种满杞柳，杞柳长势丰茂，象征周武王能培植人才使用人才。周文王为了向世人昭告周人的功绩，在沣河岸边200米处修建高台建筑灵台，也用于观测天象，灵台如今位于西安市长安区灵沼乡阿底村南约1公里处。修建灵台的同时，周人将沣河水引来，修建了养鱼养龟的灵沼，以及养禽养兽的灵囿，以上三个建筑合称为“三灵”。
随着秦朝的崛起，丰镐二京被纳入禁苑，西汉时期沣河附近大片土地被纳入上林苑，变为皇家禁地，包括今长安区、鄠邑区、咸阳、周至县和蓝田县，苑内山清水秀，树木繁茂，鸟、兽、虫、鱼数不胜数。
公元前120年，汉武帝在上林苑周秦皇家沼池的基础上，兴建了我国历史上第一座大型人工湖泊——昆明池。昆明池位于沣河水系中央，主要目的是训练水军，攻打南越国和昆明国，以此平定天下。除了军事作用，昆明池也有调节沣河流域水量的功能。
沣河水质清澈，老子曾经高度赞美“沣水之深十仞，而不受尘垢，金铁在中，形见于外”。从周朝到汉朝，长安的供水都主要依赖于沣河。清澈的沣河水滋养着两岸人民，这里土地肥沃、物产丰富，秦汉时期有“天府之国”美称。到了唐代，朝廷引沣河支流太平河水灌溉四方土地，使得百姓年年五谷丰登。