灵渠在发挥其巨大的航运作用的同时，还发挥着重要的灌溉作用，直接浇灌了流域内数万亩的沃野。就目前所掌握的文献资料来看，灵渠灌溉功能的开发最早可以追溯到唐代李渤修渠之时。唐代咸通九年（868年），桂管防御使兼桂州刺史鱼孟威的《灵渠记》提到，唐代宝历元年（825年）桂管观察使兼桂州刺史李渤修渠时，有“农圃不暇耰”和“杂束筱为堰”的字样，说明当时灵渠周边已经有耕地，且已出现可用于灌溉的水利设施“堰”。清代郝浴的《广西通志》中也提到李渤修灵渠时“与渠旁民约，夜听溉田，昼听公私舟行”的事迹。在唐代，随着岭南社会的稳定、经济的发展、人口的逐渐膨胀，对农业灌溉的需求逐渐增加。灵渠顺应这一历史趋势，衍生出的灌溉功能也是符合历史规律的。欧阳修等人的《新唐书》卷一百一十一《列传》第有桂州刺史王晙“埭江，开屯田数千顷”的记载，从侧面印证了唐代桂林地方官员注重农业灌溉的事实。
到了北宋元丰元年（1078年），沈辽为李忠辅撰写的墓志铭提及熙宁元年（1068年）李忠辅摄兴安知县之时，有“尽复其故迹，益溉其旁田畴甚多”的字样，这是迄今所见最早提到灵渠灌溉作用的文章。可以看出，在李忠辅之前，灵渠已经有了灌溉的“故迹”。
南宋乾道六年（1170年），广南西路安抚使静江（今桂林）知府李浩修灵渠时，也有灵渠灌溉作用的记载。南宋周去非在《岭外代答》一书中，更是将灵渠描述为“渠水绕迤兴安县，民田赖之”。这些文字记载说明当时兴安县的农田灌溉已经离不开灵渠了。
明代洪武四年（1371年），清代张廷玉等人著的《明史·志·河渠》记载：“修兴安灵渠，为陡渠者三十六。渠水发海阳山，秦时凿，溉田万顷。”“溉田万顷”的表述虽然有些夸张，但是足以说明灵渠灌溉面积之广。(www.xing528.com)
明代洪武二十九年（1396年），监察御史严震直主持修渠时，在灵渠渠道上设置有灌田水涵24处。
到清代乾隆年间，灵渠沿岸已是“河流宣畅，旱潦无忧；桔槔声闻，沃野千顷”[22]的壮观景象了。在兴安县城北边有一片农田较为集中的田垌，被称为渠田垌，面积近千亩，是最早依靠灵渠灌溉的一片高产良田，清末民国初被兴安文人评为兴安八景之一的“北郭耕云”。
民国时期，随着桂黄公路、湘桂铁路的相继修通，灵渠的航运功能逐渐式微，而农田灌溉效益则日趋凸显和发展起来。地方政府更加重视发挥灵渠的灌溉作用，除了加固灵渠的枢纽工程，还在南渠、北渠上增设了堰坝和支渠，使得灵渠的灌溉面积不断增加。至2017年底，灵渠灌溉面积达到历史最高值4333.33公顷[23]。
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