元明二代，可谓西湖发展史上的衰败期。 元代，杭州依然是歌舞升平的“销金锅”。据《元史》卷二三记载，在至大二年（1309），“江浙杭州驿，半岁之间，使人过者千二百余，有桑兀、宝合丁等进狮、豹、鸦、鹘，留二十有七日，人畜食肉千三百余斤”。西域和域外的商人、旅行家，来杭州游览的增多。最为闻名的是意大利旅行家马可·波罗，他在游记中盛赞杭州是“世界上最美丽华贵”的“天城”。元代后期，继南宋“西湖十景”，又有“钱塘十景”，游览范围比宋代有所扩大。但在整个元代，官府对西湖始终采取了废而不治的政策。虽然元世祖至元期间，曾一度疏浚西湖，作放生池，但不久部分湖面就逐渐葑积成桑田。特别是元朝后期，西湖疏于治理，富豪贵族沿湖围田，使西湖日渐荒芜，湖面大部分被淤为茭田荷荡，连行船也困难，这种情况一直持续到明朝中叶。当时西湖己处于泯灭的危境。因之后人有述：“有元一代，守令治西湖者无人，湖遂废而不治，故元史河渠志不及西湖。”明代《成化杭州府志》亦有记载：“明初，西湖仍元之旧。西湖以山为岸者，去山日远……六桥之西悉为池田桑埂，里湖两岸亦然，中仅一港通酒船耳。孤山路南，东至城下，直抵雷峰塔，迤西皆然。”
明代中期正德元年（1506），杭州知府杨孟瑛力排众议，组织民工大规模疏浚西湖。疏浚后所挖的葑泥一部分用于修补拓建苏堤，大部分用在苏堤之西筑起一条与苏堤平行的长堤，名为杨公堤，堤上亦建有六桥以通湖水，称里六桥。此后，杨公堤以西至洪春桥、茅家埠一带尽为湖面，西湖重又恢复了唐宋时“湖上春来水拍空，桃花浪暖柳阴浓”的旧观。因此明人田汝成在《西湖游览志余》中赞道：“西湖开浚之绩，古今尤著者，白乐天、苏子瞻、杨温甫三公而已！”
由于元明两代民间侵占湖面的情况一直比较普遍，因此到清初顺治时（1644—1661），西湖面积已缩小为原先的一半。鉴于西湖被侵占的严重情况，顺治帝遂命杭州的地方官吏浚治西湖，力图恢复原有面积，但此次工程直到雍正年间（1723—1735）才终告完成。不过到康熙朝后，情况有了一些好转，因为康熙、乾隆两位皇帝多次南巡到杭州，促进了西湖的整治和建设。康熙帝五次临幸杭州，并亲自为南宋时形成的“西湖十景”题字，地方官又为题字建亭立碑，使“双峰插云”、“平湖秋月”等未定点的景目，有了固定的观赏位置。雍正年间，还推出“西湖十八景”，使杭州的游览范围进一步拓展。乾隆皇帝曾六次到杭州游览，又为“西湖十景”题诗勒石；又题书“龙井八景”，使偏僻山区的龙井风景也开始为游人注目。乾隆年间，杭州人翟灏、翟瀚兄弟合著的《湖山便览》，记载西湖游览景点增加到1016处，为杭州最早的导游书籍。但是自乾隆以后，西湖又多年疏于管理，杨公堤以西多为居民田桑之地，行游者稀少。到了嘉庆年间，里六桥以西、太子湾、赤山埠、长桥等处都已成为洼地。其后，尽管也有阮元等人对西湖的疏浚，然杨公堤终因里湖不断淤浅、田桑扩大而废去。
自清末进入民国以后，阻隔在杭州城市与西湖之间的城墙逐渐被拆除，城市与西湖的关系更加密切。民国元年（1912）7月，杭州市政当局开始拆除钱塘门至涌金门城墙，沿湖筑湖滨路，在离湖20米处设栏，广种花木，称湖滨公园。长约一里的湖滨公园共分为一至五公园。次年，又开始拆除旧旗营城墙，开辟新市场，据时人游记的记载，“自旗营开辟，垣毁，西湖宛在城中”，西湖现代建设由此起步。此前，由于旗营为八旗兵丁驻防所在，而钱塘门逼近旗营，因此“游者为之裹足”；及至旧旗营城墙拆除以后，附近一带“春秋佳日，士女如云”。自1920年起，市政当局为修建环湖马路，还陆续改建了苏堤六桥和白堤两桥，改石阶踏步为斜坡桥面，苏、白二堤也被铺成碎石路面。到1930年，西湖四围已建成的主要马路还有南山路、北山路、岳坟路、灵隐路等等，其中有些路面并由碎石路改为沥青路。1930年春，杭州市政府又在长生路之北至钱塘门头，用浚湖之泥填为平地，约21亩余，辟为六公园。
由于沪杭、杭甬、浙赣等铁路路线以及杭州至上海、南京、宁波等地的公路相继建成，便利的交通条件促进了杭州旅游的发展。杭州西湖作为风景名胜湖泊的盛名日益远扬，除了传统的香客外，全国各地的游客甚至国外的游客也日渐增多，整个西湖进入了旅游的繁盛时代。
抗日战争期间，杭州沦陷于日本侵略军之手，西湖也失去了正常的整治和维护，葑草淤塞情况也日益严重。当时的敌伪市政当局对西湖只是维持表面的管理而已。
1949年5月24日，杭州市人民政府成立。在接管期间，杭州市工务局园林管理处即以“维持现状之原则”，对西湖风景区开展了接管工作，维护好景点的旅游设施；同时组织人员对西湖开始进行初步的保护与整理，西湖周边的主要景点由此得到了较好的保护。
中华人民共和国成立后，杭州为全国最早对外开放的旅游城市之一。杭州市政府对西湖山区实行封山育林、植树绿化，对西湖湖体进行全面疏浚。1950年，国家把治理西湖列入国家投资计划。1951年至1958年，杭州市启动疏浚西湖工程，开始建国后的全面疏浚治理西湖。西湖实施了有史以来清除淤泥量最多的一次疏浚，8年间，共清除了721万立方米的淤泥，湖水从0.55米加深到1.808米，恢复了西湖的库容，摆脱了当时西湖沼泽化严重的困境。
20世纪60年代以后，随着西湖流域范围常住人口的不断增多，生产、生活污染源对西湖水质的影响日益明显，湖水中的有机质、总氮、总磷等含量不断上升，浮游藻类也迅速繁殖，西湖很快成为了富营养化湖泊，并且富营养化程度日益严重。
1976年，国家拨专款200万元，开始第二次疏浚西湖。除了疏浚工程，杭州市政府还对西湖湖墈进行了全面整修，结合驳墈还整修或新建湖滨公园、中山公园、岳坟、苏堤两侧等供游船停靠的大小埠头十余处。
进入21世纪，数项整治西湖环境的大型工程被启动。首先是“西湖南线整合工程”，2002年开始，又启动了规模宏大的西湖综合保护工程，相继对西湖风景区的众多景点进行整修。2005年2月，实施湖中“两堤三岛”整治等西湖综合保护工程完善深化项目。这一系列举措，使西湖沿线成了开放式大公园，对于重塑西湖的生态环境发生了巨大的作用，使西湖固有的山水依存关系更加密切，也使西湖与城市、与人民的关系更加融合了。
附：竺可桢《杭州西湖生成的原因》（《科学》1921年第6卷第4期·现代）：湖沼生成的原因，依英国著名地质学家该克衣（Geikie）之说，可分为三种：
（1）因为地面升降变动，造成一盆形的陷穴。譬如亚洲西部的死海（Dead Sea），及意大利各处已熄火山顶上的克莱透湖（Crater Lakes），就是这样形成的。
（2）因为风霜剥蚀的结果，地面上容易消磨及溶化各种岩石，缓缓消尘灭迹，剩下一个千疮百孔的地面，不久就成了许多湖沼。世界各处以这个原因而成的湖沼很多，最有名的就是南斯拉夫国内喀斯特（Karst）地方的湖沼。
（3）因为河流河水所带下泥土，或者山崩时候落下石块，把河道海湾的出口塞住，如美国的五大湖及佛罗里达（Florida）省海滨一带的礁湖（Lagoon）就是这样生成的。
西湖生成的原因，不外上述三种。据记者去岁（民国八年）夏间的观察，加以东西书籍的参考，西湖生成原因，可以断定是属于第三种。换言之，西湖是一个礁湖。
西湖的地形，南西北三面均为山所围绕，惟有东面是一个冲积平原，浙江省城就在这个冲积平原之上，所有泥土，统是钱塘江带下的沉淀积成。大凡河流所带泥沙到了河口，一部分就要沉下来，一则因为河流入海受了海水的阻力，速率减缩；二则因为海水含盐分，盐分能减少河水分子的凝聚力（Cohesion）。有了上述两层原因，凡是长江大河，如埃及的尼罗河（Nile），印度的恒河（Ganges），以及我国黄河、长江，到了入海地方，均成有三角洲。照这样看来，杭州附近冲积平原，不过是钱塘江所成的一个三角洲。
我们若再进一层来考察西湖近旁的地质，就晓得不但西湖东面有冲积土，就是西面也有冲积土，假使我们能追想钱塘江初成时候情形，一切冲积土尚未沉下来时，现在杭州所在地方，还是一片汪洋，西湖也不过是钱塘江口左近的一个小小湾儿。后来钱塘江沉淀慢慢的把湾口塞住，变成一个礁湖。初成的时候，里湖的面积比较现在的外湖还大。后来因南北诸高峰川流汇集，如玉泉、两峰涧、龙井等溪水所带下的泥土，流入湖中以后，速率顿减，就淤积起来。里湖因在靠山这一边，所以淤积得快。如耿家步、金沙港、茅家埠等处，就是溪流带下的冲积土所成的。倘使没有宋、元、明、清历代的开浚修葺，不但里湖早已受了淘汰，就是外湖恐怕也要为淤泥所充塞了。换言之，西湖若没有人工的浚掘，一定要受天然的淘汰。现在我们尚能徜徉湖中，领略胜景，亦是人定胜天的一个证据了。
在夏季时候，外湖的水平均不过四英尺深，里湖因靠近山边，所受的沉淀比外湖较多，所以水亦较外湖浅。惟苏堤六桥、玉带桥、西泠桥之下，水度略深，最深的地方大约在六英尺左右。这是因为湖中水平如镜，流动极缓，水中所含最微渺的泥粒，也都沉下来。独堤上诸桥为湖水交通咽喉，自里湖流入外湖必经之路，湖水流行较速，水中微细的泥土不能沉降。试观西湖各处，香灰泥堆积很深，独在西泠桥上，注目俯观，水清澈底，能见岩石，即因水流湍急，香灰泥不能留足之故。
现在西湖情形照上面看来，是由于钱塘江带下泥土淤积，塞住原有的湾口而成。至于西湖生成的年代，离现在有多久，这个问题，却不容易解决，从历史上眼光看起来，西湖生成时代是很久远。唐代以前，虽则寂然无闻，自从李邺侯、白居易、苏东坡先后服官武林以来，西湖的名就声闻全国。但从地质学上眼光看起来，西湖生成却是很近来的一桩事，在地质学上最近的一个时代。这个时代，就是冲积时代。世界人类的产生，在洪积时代（Pleistocene）的末期，冲积时代的初期，所以西湖的生成，当然在世界有了人类以后。
西湖南西北三面的岩石，统是很老。西北方面如葛岭、宝石山等，系粗面岩（Eiparite or Rhyolite）所构成的。粗面岩是一种火成岩，它的分布在我国南部滨海非常广大。据德国著名地质学家列雪拖芬（Von Richothfen）之考察，自宁波至香港南海一带，斑岩（Porphyry）（粗面岩与石英斑岩是一类的岩石）之多，可称世界第一。这种石英斑岩与粗面岩，是火山所喷出而成的。喷出时期，据美国地质学家威利斯（Bailey Willis）之推测，大概在三迭纪（Triassic）与侏罗纪（Jurassic）之间。
西湖的南部同西部，如九曜山、石屋岭、南高峰以及灵隐等，统是砂岩（Sandstone）及石灰岩（Limestone）所造成的，其中尤以石灰岩分布最广。石灰岩所成的山峰，最足惊心动目的，要算云林寺面前的飞来峰，苍翠玉立，突兀峥嵘，它上面还刻有许多佛像，宛如天成的一座假山。西湖近旁岩洞很多，如玉乳洞、石屋洞等，也是石灰岩生成的。石灰岩与砂岩生成的年代，比北部的粗面岩还要久远，大约在上古时期（Paleozoic Era）的石炭纪（Carboniferous）（三迭纪与侏罗纪离现时约有二万万年，石炭纪则差不多有三万万年）。
西湖南西北三面的岩石虽然很古，但西湖东岸的泥土却是很新，是在冲积时期才成的，我们要晓得西湖生成年代的久远，只要晓得钱塘江排泄的沉淀，把现在杭州淤积为大陆的时候就是了。自从西湖生成以来，钱塘江的三角洲渐渐在海中推广，到现在已达杭州湾口，离杭州省城约有一百二十英里之遥。假使我们去推测钱塘江三角洲每年在海中伸张的速率，那末西湖生成的时代就不难知道了。
钱塘江河身的长短，河域的大小，同欧洲隆河（Rhone River）与坡河（Po River）不相上下。
隆河同坡河流入地中海，河口海底深度，同波浪强弱，与钱塘江口情形差不多。独坡河与隆河取源均在阿尔卑斯（Alps）山上，比较钱塘江取源安徽黄山的高度，有两倍多，所以钱塘江三角洲生长速率，应该没有隆河同坡河的三角洲这样快。隆河的三角洲，在1500年中增长十五哩，平均每百年增长一哩。坡河的三角洲在1800年中增长二十哩，每百年增长也差不多一哩。若使钱塘江的三角洲增长同坡河、隆河一样快，每百年增长一哩，要积一百二十哩长的沉淀，就要12000年。照这样算来，西湖的生长，至少在12000年以前了。