机械排水系统一般由排水沟系统、抽水机械设备、容泄区等组成。排水区域内过多的地面水或地下水通过排水沟系统汇集起来，并输送到泵站进水口，由泵站抽排至容泄区。泵站代替了自流排水的泄水建筑物，起着排水口的作用。排水沟系统包括田间工程、排水沟道及其建筑物,可采用明沟排水系统或暗管排水系统,也可采用竖井排水系统。抽水机械设备包括水泵、动力机械、传动装置、进出水管道(或流道)、辅助设备以及为保证这些设备正常运行所必需的各种建筑物(见农田排灌机械)，可以建成泵站，也可以是简单的抽水装置。容泄区一般指江、河、湖、海。它承纳和宣泄抽排出来的水流。

为了减少装机容量，降低费用，节约能耗，在实施机械排水时，要贯彻全面规划、综合治理的原则,同时应注意以下几个问题:

①内、外水分开排。机械排水区一般地势低洼，四周高水容易入侵，应加强堤防、等高截流、开沟撇洪等农田水利工程，以杜绝客水入侵。

②高、低水分开排。平原圩区的内部地面高程仍有一定悬殊，应分级加以控制。高田之水尽量争取时机进行自流排，避免高水汇流低田，以减少低田排水流量和降低排涝扬程。

③利用河网滞蓄。包括发挥湖泊或洼地的滞蓄作用，也是降低排水装机容量的有效措施。

④充分发挥排水机械设备的效益。圩区排水量一般大于灌溉水量，若按排涝标准装机，则可利用部分动力实行灌排结合。不排水时可利用动力开展综合利用，进行农副产品加工，以增加收入，降低排灌成本。

⑤根据机械排水流量大、扬程低的特点，宜选用轴流泵和混流泵。当扬程在1~4米时，宜选用贯流式或轴伸式(卧式)轴流泵装置;当扬程在4~8米时，可选用立式轴流泵或混流泵，扬程超过10米时一般采用混流泵。

中国南宋时期南方沿海地区普遍使用翻车(即龙骨水车)进行农田排水。至元、明时期，由于轮毂和转轴等机构的改进，出现了畜力、风力驱动的翻车。

1911年,江苏省出现小型煤油机带动龙骨水车排水,这是中国运用现代机械排水的开始。1924年江苏吴江县利用电厂余电进行电力排水。

1949年后，大、中、小型泵站迅速发展,至1985年机械排水面积已达6800万亩,约占除涝面积总数的25%。中国建造的第一座大型泵站──江都排灌站,装机容量49800千瓦,抽水流量473立方米/秒,既可排除里下河地区的内涝水，又可抽引长江水灌溉广大农田,并将成为南水北调东线工程的起点(见彩图)。珠江三角洲、 太湖流域、杭嘉湖平原、江汉平原、洞庭湖地区等均已形成了大、中、小型设施相结合的机电排灌网，基本上实现了排灌作业机械化。

欧洲运用现代化机械排水较早，1836年荷兰人已用蒸汽机推动唧筒排干哈勒姆湖水进行人工造田。19世纪末期，由于电动机、汽轮机的发明，叶片泵获得广泛应用，机械排水得以较快发展。1978年，日本在日光川河口建立的排水站，水泵叶轮直径达 4.6米，是世界现有立式轴流泵中最大的。机械排水正继续向着大型化、现代化方向发展。

泵站建筑物的布置主要根据其担负的任务和要求、设备类型、结构特点以及水文地质等条件确定。一般采用下述几种形式:

①单纯排涝站。泵站建在排水闸旁， 共用一条排水干沟。

②排灌结合站。若内河水质良好可用作灌溉用水时，则在出水池上用涵闸控制排水和灌溉。若必须引外河水灌溉，可结合自排闸控制引水灌溉。

③站闸结合。有些小型排灌站把引水或排水涵洞布置在泵站站房和出水池下面，既可抽排和抽灌,又可自排和自灌,也可结合预降内河水位进行灌溉。

近年来中国创造的一种双向流道布置形式，将泵房和排灌控制闸结合成整体建筑物,可使工程更为紧凑,同样起着灌、排水和降低水位的作用。

矿井涌水量呈季节性周期变化，雨季(或溶雪期)达高峰，最大涌水量可为正常涌水量的1.5~3倍或更多。焦作煤田是中国涌水量大的矿区，据1977年统计，总涌水量每日达60万米3，年排水耗电3.2亿度，年排水费用达1700万元，吨煤排水费3.61元，占原煤成本21%。排水方法有自流排水和机械排水两种。为防止矿山水灾，露天和地下开采均须有良好的排水系统和设备。