1291年，六十岁的郭守敬再次主持开通大都到通州的运河工程。

　　其实，在忽必烈召见郭守敬后不久，开通燕京到通州的运河工程就开工了。当时引的是燕京城西北玉泉山的水，但玉泉山的水量有限，对恢复航行作用不大，第一次开通工程失败了。第二次，他考虑利用京郊水流量最大的浑河水。但浑河泥沙较多，为了泥沙淤积问题，他没有在运河上建立闸或坝。可是浑河的河道坡度较大，水流又急，没有河闸控制，运粮船无法逆流而上。结果运河只对农田灌溉有用，仍解决不了漕运问题。

　　这次，郭守敬经过详细的勘察，在离大都西北三十公里处的神山(今凤凰山)脚下，发现了水流量较大的白浮泉。如果引白浮泉向南流，沿途可拦截其他泉水，使水量增大。山泉清澈，也没有泥沙淤积问题。忽必烈很高兴，立刻批准了这个方案，并重设都水监管理工程。

　　开工后，郭守敬没有直接开渠将白浮泉向东南引，而是先把泉水引向西边的西山，然后再回东南。原来，从神山到大都，当中有不少地区的海拔都比大都低，直接往东引，水就进不了运河了。而迂回到西山，可保持河道始终高于大都，并能拦截更多的泉水。

　　1293年秋，从神山到通州全长一百六十多华里的运河，全程贯通，忽必烈将它命名为“通惠河”。