两宋时期，是西湖发展史上极为重要的时期。北宋苏轼对西湖的治理，使西湖美名远扬；南宋时期，杭州作为行都，西湖更是受到前所未有的重视，历届地方郡守，都着意对西湖的维护和治理，使西湖的治理更加频繁，湖光山色也更为精致。
一、北宋苏轼之前对西湖的治理
在北宋统治的一百六十多年中，杭州官府对西湖进行了多次疏浚。由于民生所系，因此北宋时的许多贤牧良守，都把疏浚西湖、畅通六井作为施政的重要工作，为西湖的发展做出了很大的贡献。
比较唐宋两代治理西湖的情况，可以发现北宋对西湖的治理与唐代有较大的不同，关于这一点，清人吴农祥在其《西湖水利续考》中曾有过非常精辟的论述：“唐之水利，夺湖于江者也。夺湖于江，其法利用潴湖，使江不至于侵湖，而郡受其利矣。宋之水利，分湖于江者也。分湖于江，其法利用卫湖，使湖强而江弱，湖为主而江为辅，而郡受其利矣。”这段论述，很明确地指出了两朝对钱塘江与西湖关系处理上的不同。
宋代对西湖的治理，文献中所见最早的是在真宗时期。
从五代吴越国末期至北宋初，西湖长年不治，葑草湮塞占据了湖面的一半，“分湖于江”的水源不足，导致漕河失利，江河行舟不通，六井复近于废塞。直到真宗景德四年（1007）九月，工部员外郎兼侍御史知杂事王济出知杭州，才开始了对西湖的治理。王济，字巨川，饶阳人（今河北衡水），是一位性格刚直、决事无所畏避的地方官。在看到西湖的凋敝之状后，即上奏疏浚西湖。他不仅疏浚西湖，还修建了西湖的闸堰设备，在湖边增置斗门（可蓄泄湖水的闸门），“以备渍溢之患”；在修完湖后，还把白居易的《钱塘湖石记》重新刻在湖边。然而，不久就“僧民规占者已去其半”，半个西湖就被僧俗等侵占去了。
天禧三年（1019），宰相王钦若被罢相，以太子太保出判杭州。次年七月，王钦若因“酒榷增羡，狱空”，颇有政绩而得到嘉奖。接着，他又奏请以西湖为放生池，禁止百姓抓捕湖中鱼鸟，以“祝延圣寿”，为人主祈福，获准。从此以后，“每岁四月八日，郡人数万会于湖上，所活羽毛鳞介以百万数，皆西北向稽首，仰祝千万岁寿”。天禧五年，知州王随为之作《杭州放生池记》，立碑于西湖北岸的昭庆寺西石塔头旁，记曰：“……因上言，是湖也，最为胜景。俯濒佛宫，居人鱼食，尽取其中。国家每以岁时祈乃民福，星轺至止，精设于兰若，羽服陈仪，恭投于龙简，愿禁采捕，仍以放生池名为请。”但是禁民采捕以后，反而使湖面的葑草长势更盛，淤积更甚。
仁宗庆历元年（1041），枢密副使郑戬因为宰相吕夷简所忌，被罢，以资政殿学士知杭州。当时西湖由于自然的淤积，加上人为的破坏和污染，又发生了严重的葑土湮塞情况，而且出现了沿湖多处地方被豪族和僧寺侵占的情形，使本来就已湮塞的湖面更加狭窄。于是郑戬征发了杭州府所属各县的丁夫数万人，疏浚开挖西湖，拆毁湖中的建筑和园圃，进行了大规模的疏浚，使沿湖风貌重现旧观。此事报知朝廷后，宋仁宗特意下诏，命令杭州本郡的地方官“岁治如戬法”。
李泌时开凿的六井中，金牛井很早就湮废了，六井事实上只剩下了五井，城中用水还是很紧张。于是，在仁宗嘉祐五年（1060），知州沈遘就令人在六井南面人口较集中的美俗坊，又新凿了一口供水量特别大的南井，仍然是引西湖水入城，以供城中百姓的饮用，后人称之沈公井，又名惠迁井。后来，为了保护西湖的环境，他又禁止抓捕湖中的鱼鳖，以保护湖水的洁净。
神宗熙宁四年（1071）十一月，苏轼到任杭州通判。次年五月乙未，北宋名臣、理学先驱陈襄由陈州移知杭州。当时六井已严重淤塞，沈遘所开的沈公井也已荒废不能用了，杭城百姓又陷于水荒之苦。陈襄在深入民间了解民情时，听到老百姓说：“六井不治，民不给于水。”立即回答说：“吾在此，可使民求水而不得乎？”于是在当年秋天，在苏轼的辅助下，请僧人仲文、子珪等二十多人承担重修六井的任务，开挖输水渠道，更换了输水管，补好了漏水之处，再引西湖水入井，使六井和沈公井又蓄满清水，城内的河流也获得畅通。后来苏轼在为僧人子珪请求封号的时候，还特意提到：“熙宁中，六井与沈公井，例皆废坏。知州陈襄选差僧仲文、子珪、如正、思坦四人，董治其事。修完既毕，岁适大旱，民足于水，为利甚博。臣为通判，亲见其事。”此外，他还派人对五代吴越时开凿的涌金池进行了整治。
六井修好后，第二年就遇到大旱，江浙一带各处的水井大多干涸，而惟独杭州的百姓没有受缺水之苦。可见陈襄修六井和沈公井给杭州百姓带来了多大的益处。
二、苏轼浚西湖筑苏堤
不过，北宋时期治理西湖最著名的郡守还是大文豪苏轼，他是西湖治理史上与唐代白居易齐名的杰出人物。
苏轼（1037—1101），字子瞻，号东坡居士，眉州（今四川眉山）人，北宋著名的文学家和政治家。他在政治上比较开明、正直敢言，因此往往得罪权贵，以致多次被贬。但在所历官的每一个州郡中，都勤政爱民，关注民生，兴修水利，革弊兴利，深得百姓爱戴，被敬称为“苏公”。他曾先后两次任职杭州，在杭期间，赈灾安民、治病救人、治理河道、浚挖六井、疏浚西湖，为杭州做了很多好事。
苏轼对其辖下的百姓是非常关爱的。如元祐四年（1089）七月出知杭州时，正逢杭州大旱，而在此前，从前一年的冬季开始，涝灾持续到当年五六月份，所以农民没能种上早稻。等晚稻种下，却又遇干旱，颗粒无收，粮价上涨，疾病也开始流传，灾情十分严峻。苏轼到杭后立即投入救灾活动，把原用来修葺官舍的钱改为先买粮米赈济饥荒。并于当年十一月向朝廷上了《乞赈济浙西七州状》，提出了赈济灾民的请求，重点是请求朝廷宽缓转运司来年的上供钱粮，同时制止官方抢购粮食，不致米价涌贵，小民乏食。其后他又连续七次上书朝廷，请求朝廷供米二十万石赈灾，并要求宽免秋税，免除了本路三分之一的上供米，又得到朝廷所赐度僧牒百道，换成粮米后赈济饥者，同时向周边产粮地区购入粮食存满常平仓，到第二年春季青黄不接时，将常平仓中的米低价出售给百姓，使杭州没有因饥荒而饿死人。
灾荒之际，瘟疫流行。杭州是水陆交会之所，疾疫死亡情况特别严重。苏轼乃派人做稀粥、药剂，救活了许多人。他又从自己的私囊中捐出黄金五十两，并广泛筹集捐款，创立了杭州第一家病坊“安乐坊”，为贫苦百姓治疗。他本人研究医道，精通药理，还亲自主持配制了一种有多种疗效的丸药，名为“圣散子”，价格便宜，疗效显著，深受老百姓欢迎。这样一位深爱百姓、也深受百姓爱戴的“父母官”来到杭州，将会给这个城市以及西湖带来怎样的新变化、发展呢？
北宋时期，在苏轼治湖以前，西湖虽有零零星星的整治，但一直未有彻底全面的治理。当时的情况是，湖中葑草疯长，占据了近半个湖面，湖水淤浅，不能向运河输水，导致漕河失利，水运不通，而城中的六井也复近于废塞。据《宋史》卷九七《河渠志七》的记载，当时西湖水面“葑积二十五万余丈，而水无几”。运河失去湖水的补充，只能取给于钱塘江水。
苏轼曾先后两次出任杭州的地方官。神宗熙宁四年（1071）十一月第一次来杭州任通判之职，熙宁七年七月卸任离杭。元祐四年（1089），因反对王安石变法，再次被贬，出任杭州知州。两次来杭，虽然相隔不过十几年，但西湖的沼泽化速度在这段时期中却是相当迅速的。苏轼本人有言：“熙宁中，臣通判本州，湖之葑合者，盖十二三耳；而今者十六七年之间，遂塞其半。父老皆言，十年以来，水浅葑横，如云翳空，倏忽便满，更二十年，无西湖矣。”
熙宁四年第一次来杭州任通判的时候，到任之初，苏轼就去访问民间疾苦。当时城中的父老纷纷向他诉苦，特别讲到唐代白居易疏浚西湖时引西湖水入运河，作为运河的水源。而到了此时，由于西湖日渐湮塞，湖中蓄水不足于用，西湖已无水可输，运河失去了湖水的补给，只能引钱塘江水入河。钱塘江中含有沿途挟带的大量泥沙，江水引入运河后，水势顿减，流速变缓，水中的泥沙就在运河中迅速沉淀淤积起来，阻塞了河道。为了维持运河的畅通，当地只能对运河三五年一浚，否则运河也将废毁了。而每次浚河，都要大动干戈、劳民伤财，“每将兴工，市肆汹动，公私骚然，自胥吏壕寨兵级等，皆能恐喝人户，或云当于某处置土，某处过泥水，则居者皆有失业之忧，既得重赂，又转而之他。及工役既毕，则房廊邸店，作践狼藉，园囿隙地，例成丘阜，积雨荡濯，复入河中，居民患厌，未易悉数。若三五年失开，则公私壅滞，以尺寸水欲行数百斛舟，人牛力尽，跬步千里，虽监司使命，有数日不能出郭者。其余艰阻，固不待言”。因此对运河的定期疏浚也成为市井百姓的大患。
这次通判杭州，他虽然由于权限不足，未能对西湖的治理作具体的工作，但对于西湖治理的急迫性已有深刻的了解，也有了整治西湖的念头。宋时通判只是地方的行政副职，凡事由知府作主，因此当时他尚无实际决策权，难有大的作为，治理西湖的计划也终未能施行。不过他虽未治湖，却提出了一些关于水利建设的建议，特别是探索畅通六井和沈公井的方案，为当时的知州陈襄所用。
元祐四年（1089）七月，苏轼再次来杭州出任知州。当时杭州水旱交加，民生恐慌，西湖湖面近半已经淤塞，旱时濒湖良田得不到灌溉，雨时杭州城内几成泽国。而运河由于得不到及时的水源补充，也变得干浅，城中水运也陷入困境。于是他在到任三个月后，即于当年十月兴工开浚茆山（今东河）和盐桥（今中河）二河各十余里，到次年四月竣工，使两河“皆有水八尺以上”，“公私舟船通利”。然而，运河虽然疏通，但潮水仍时常侵入河内，泥沙淤积的根本问题没有解决。于是苏轼又接受临濮县主簿监在城商税苏坚的建议，从四月开始又继续在茆山河上作堰闸，使茆山河专门承受钱塘江潮水；又命人在西湖和盐桥运河沟通处修建了函闸，每日按时启闭，使作为城市交通命脉的盐桥运河专受湖水，而不受江潮的干扰，既保证了西湖水的蓄泄，又免于钱塘江潮侵入城内运河。如此，城内河道畅通，沿河斥卤情况得到了改善，使日益扩展的杭州城对西湖的依赖关系达到了顶点，为西湖在今后立于不废之地建立了牢固的基础。
城中的六井，经白居易的治理以后，到北宋时，又几乎荒废了。熙宁中通判杭州时，苏轼曾与知州陈襄一起修治过六井，但当时的修缮还不够完备，因此到此时又溃坏了。因此苏轼在整治运河之余，又对六井作了彻底的修理，修复了已逐渐淤塞的六井和沈公井，将原先“开阴窦”用的竹管全部改为瓦筒，外面再用砖石进行加固，使底盖紧密，可以经久耐用。另外，他还利用多余的水量，在仁和门外离六井最远处新建二井，于是“西湖甘水，殆遍一城”。
赈灾安民、疏浚运河、修缮六井等一系列行动，使杭州城的老百姓看到了新任知府对当地百姓疾苦的关切，也看到了治理西湖的希望。于是本州的父老农民“相率诣轼陈状，凡一百五十人，皆言：‘西湖之利，上自运河，下及民田，亿万生聚，饮食所资，非止为游观之美。而近年以来，湮塞几半，水面日减，茭葑日滋，更二十年，无西湖矣’”，请求苏轼疏浚西湖。与此同时，地方官吏也向苏轼积极进言献策，如当时的钱塘县尉许敦仁就向他献彻底清除葑草之计。由于西湖水浅，因此湖面的葑草长势迅猛，成为治湖的大患。许敦仁从吴人种菱中得到启示，认为“若将葑田变为菱荡，永无茭草湮塞之患”，建议苏轼雇人开湖，“候开成湖面，即给与人户，量出课利，作菱荡租佃，获利既厚，岁岁加工，若稍不除治，微生茭葑，即许人刬赁，但使人户常忧刬夺，自然尽力，永无后患”。即将湖面划分给农民种植茭菱，作为交换条件，赁湖的农民必须保证及时芟除湖面的葑草，一旦不能及时除去，则即将原有的湖面划归他人种植。如此，农民必然尽心尽力地去除葑草，而西湖也将永无葑草之患了。