Jede menschliche Siedlung ist an Wasserversorgung gebunden. Auf heutigem Ulmer Gebiet lässt sich für die alemannische Zeit eine Besiedlung bei den Quellen im Ruhetal und im Örlinger Tal nachweisen. Von der Königswiesenquelle auf dem Kuhberg, bei der Reste eines römischen Landhauses gefunden wurden, wurde seit dem 15. Jahrhundert Wasser ins Söflinger Kloster geleitet. Auf dem Stadtgebiet befanden sich zur staufischen Zeit zahlreiche Zieh- und Schöpfbrunnen sowie eine Quelle mit natürlich austretendem Grundwasser nahe der heutigen Musikschule.
Bereits 1426 existierte ein fließender Brunnen bei der Dreikönigskapelle. Der Dominikaner Felix Fabri berichtet in seinem Tractatus de civitate ulmensi (Abhandlung von der Stadt Ulm) 1488/89 von der Existenz von 23 Brunnen, die in Ulm Röhrenkästen genannt wurden. Deren Zahl schwankte im Laufe der Jahrhunderte. Ein Bericht von 1810 geht von 33 öffentlichen Röhrenkästen aus. Der Vogelschauplan von 1597 gibt einen genauen Eindruck von der Verteilung der Röhrenkästen sowie der Zieh- und Schöpfbrunnen im Stadtgebiet. Brunnenwerke entstanden entlang der nördlichen Stadtmauer beim Kohlenstadelwerk und beim Gremlinger Turm (beide vor 1458), beim Neuen Tor (1563) beim Frauentor (1584). 1637 wurde der Bau des Seelhausbrunnenwerkes beschlossen und anschließend Stadtbaumeister Furttenbach übertragen.
Die befestigte Reichsstadt Ulm war auf der Landseite von zwei wassergefüllten Gräben umgeben. Seit dem Bau der Brunnenwerke trieb nun das von der Blau gespeiste Wasser des Grabens eine Reihe von Wasserrädern an, die ihrerseits über Pumpen Grundwasser durch Brunnenschächte in Wassertürme beförderten, von wo aus es seinen Weg in die öffentlichen Brunnen und privaten Wasseranschlüsse der Stadt nahm.
Die Verteilung des Wassers erfolgte über ein weitverzweigtes Rohrsystem. Die Rohre bestanden aus den Materialien Ton, Holz und Blei. Gussrohre kamen in Ulm erst seit dem 19. Jahrhundert zum Einsatz. Das Leitungsnetz nebst Brunnenwerken und Hausanschlüssen wurde seit der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts mehrfach in aktualisierten Plänen festgehalten.
Das Gros der Bevölkerung holte sein Wasser aus den über das Stadtgebiet verteilten Röhrenkästen, die mit stets sprudelndem „lebendigem Wasser“ aus dem Leitungssystem versorgt wurden, oder aber aus den noch zahlreicheren Schöpfbrunnen, von denen in Ulm um 1700 noch 200 vorhanden waren.
Trinkwasser war ein wertvolles Gut. Die Stadt ließ sich die Wasseranschlüsse von Privathäusern teuer bezahlen und regelte dies detailliert u.a. in der von 1564 bis 1802 gültigen Wasserordnung. Die Wasserversorgung spiegelt auch die gesellschaftlichen Unterschiede in der Stadt. Ein Bericht von 1762 führt die öffentlichen und privaten Wasserbezieher auf. Von den insgesamt 237 Wasseranschlüssen entfielen 20 auf städtische bzw. öffentliche Gebäude (Steuerhaus, Gymnasium, Waisenhaus, Heiliggeist-Spital u.a.) und etwa 8 mal so viele auf Privathäuser, was wiederum allerdings nur etwa einem Zehntel der Gesamthäuserzahl entsprach. Nach all dem liegt auf der Hand, dass Streitfälle über Wasserzuteilungen an der Tagesordnung waren. Als politisch besonders delikater Fall gilt der Streit um die Einrichtung eines „lebendigen Wassers“ beim Gasthaus Krone, welches zahlreiche Fürsten bei ihren Besuchen in der Stadt beherbergte. Jahrelang hatte der Kronenwirt Rauchschnabel vergeblich versucht, von der Stadt die Zusage für den Anschluss seines Anwesens ans städtische Wassersystem zu erhalten. Erst nach der Intervention von Kaiser Maximilian II. wurde der Streit 1562 zugunsten Rauchschnabels entschieden.
Die genannten Brunnenwerke konnten um 1665 bis 1850 m³ (1.850.000 l) Wasser täglich fördern.
Neben der ausreichenden Wassermenge war natürlich die Wasserqualität von besonderer Bedeutung, wobei die beiden Parameter mitunter in Widerstreit gerieten. So ließen die städtischen Brunnenmeister in Zeiten des Wassermangels vorschriftswidrig Wasser aus dem Stadtgraben in die Brunnenschächte laufen. Eine weitere Quelle von Verunreinigung des Trinkwassers stellten die zahlreichen Latrinen dar, so dass es häufig zu Seuchen wie Cholera und Typhus kam. Auch an den Röhrenkästen wurde Hygiene oftmals vernachlässigt: Jegliche Verunreinigung der Brunnen musste im Laufe der Zeit vom Rat der Stadt immer wieder untersagt werden.
Die Notwendigkeit einer genauen Messung von abgegebenen Wassermengen gab Anlass zu verschiedenen Erfindungen. Das auf einem französischen Modell vom Beginn des 18. Jahrhunderts basierende Ulmer Eichkästel ermöglichte deutlich genauere Messungen. Um 1850 kamen dann die ersten Wasserzähler zum Einsatz.
Der Bedeutung des Wassers für die Stadtgesellschaft entsprach ein differenziertes Netz von Zuständigkeiten. Waren für den technisch reibungslosen Ablauf die Brunnenmeister mit ihrem Hilfspersonal verantwortlich, so oblag die verwaltungsmäßige Aufsicht dem Ratsausschuss der Wassergeschworenen (inklusive Brunnenmeister), deren Zuständigkeit sich von Bauten über die Trinkwasserverteilung bis hin zu Eichangelegenheiten erstreckte. Da es bei der Zuteilung von Wasser immer wieder zu Regelverstößen und Manipulationen kam, waren die Wassergeschworenen auch häufig mit der Schlichtung von Streitfällen befasst.
Das beschriebene System der Wasserversorgung funktionierte bis weit in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts und wurde erst vom Bau der 1873 errichteten zentralen Wasserversorgung abgelöst.