春秋以来，无锡城最初沿江南运河网的核心伯渎河兴建，随着江南运河网向吴国大运河发展，无锡城也移至连接太湖与大运河的闾江运河口。而后，由于太湖不再成为吴越争霸的焦点，无锡人发挥择水而居的天性，傍古江南运河建城，随着运河水利功能和漕运功能的不断完善，无锡城逐步跨过运河发展，形成了运河穿城而过的形态。此后，出于军事防御和交通运输考虑，又发展为运河环城而过，奠定了无锡老城的基本格局与形态，确保了城市安全与运河通畅，传承了运河历史文化，推动了城市的发展。大运河无锡段与无锡城和谐共生、互促繁荣，充分体现了大运河与城市之间的相生相伴、共同发展。

汉代至南北朝时期，无锡城位于古江南运河西侧，和大多数运河城市一样，运河傍城而过。随着隋代以后南北大运河的贯通，城市逐渐繁荣，无锡城开始跨过运河向另一侧发展，逐步形成了运河穿城而过的格局。

汉代开始，无锡制砖业兴起，考古发现，汉末至南朝的无锡墓葬内普遍使用带铭文的纪年砖。这样的产业条件，为无锡城的修筑和完善奠定了基础。成书于东汉的《越绝书》载：“无锡城周二里十九步，高二丈七尺，门一楼四。其郭十一里百二十八步，墙高一丈七尺,门皆有屋。”说明东汉时无锡有和泰伯城、阖闾城一样的子城（城）和罗城（郭）。

南朝刘宋《南徐记》记载，当时无锡城还是汉代旧城，不过规模有所缩小，“罗城周围四里三十七步，子城一百七十步”。罗城的位置据南宋咸淳《毗陵志》记载，“在运河西，梁溪东”。当时无锡城的具体位置，据清光绪《无锡金匮县志》等旧志分析，西到梁溪河，东到弦河（即大运河），南至西溪（即今前西溪、后西溪一带），北达斥渎（即今道长巷、德兴巷一带）。可见，汉代至南北朝时期，古江南运河在无锡城东侧“傍城而过”。

西晋末年，戎狄内侮，北方战火频仍，百姓流寓江左者数以百万计，朝廷将北方的杼秋县侨置于无锡境内。随着人口的不断增加，城厢也逐步扩张，无锡城周围、古江南运河两侧开始出现了大量的民居、寺庙、庄园，如距无锡城不远的惠山寺、南禅寺等都是南朝所建，无锡子城南隅也有南梁大贵族萧源之墓。

隋大业年间（605—618年），南北大运河全线贯通，大运河无锡段也成为其中重要的组成部分。大业八年（612年），见诸史册的跨越无锡运河的第一座桥——利津桥（又名通济桥、大市桥）落成，说明隋代无锡跨运河东西两邑发展的城市格局开始形成。唐代，无锡城继续跨大运河向东、向南发展，城墙范围进一步扩大，形成了“熙春”“朝京”“梁溪”“莲蓉”四个城门，并开凿护城河，为了便于运河水运，还专门开辟了南、西、北三个水关。原本“傍城而过”的运河从北水关入南水关出，呈现出“穿城而过”的形态。

唐末至五代十国时期，军阀林立、混战不休，无锡正好位于军阀杨行密与钱镠势力的交界处，双方交战频繁，为加强防御，杨行密在无锡东南部扩充城郭，抵抗钱氏，开设了顾桥门、新塘门、董家门3个偏门。据宋聂厚载《常州无锡县记》记载，为防备吴越国进攻，杨吴还把县衙从县城西北部移到了西南隅重建，直到北宋咸平五年（1002年）时才迁回原处。北宋乾兴元年（1022年），无锡县令李晋卿围绕回归后的县衙，重筑了周围一百七十七步的子城，但没有修筑外城。这导致南宋建炎元年（1127年），讨伐叛军陈通失利的御营统制辛道宗部溃兵，乘巨舟数百从苏州进逼无锡时，竟无外城可守。光绪《无锡金匮县志》对此描述道，自是以后，皆即外城而修筑之，不再修建子城。到了南宋咸淳年间（1265—1274年），无锡外城已经建好，四座城门分别为：“东熙春、径胶山，南朝京、径平江，西梁溪、径惠山，北莲蓉、径郡城。”由此，大运河穿城而过的形态被进一步固定下来。

大运河穿越无锡城这段水域被称为“城中直河”，也叫弦河、邗沟。虽然人称“直河”，其实并不笔直，在城中三凤桥附近明显往东南方向偏折。北宋单锷《吴中水利书》称其为“无锡县城内运河”，表明运河已在无锡城中，既是城市的运输主干道，又可以保证居民生活之用。清光绪《无锡金匮县志》云：“城中直河，自北水关入，直行出南水关，亦名弦河，以有弓河、箭河而名之，故运河道也。”其中所说的弓河、箭河，与城中直河共同构成了无锡的城市运河水系。古人历来重视城市防涝，早在战国时代，《管子》就论述了构建城市排水设施的主要原则：“地高则沟之，下则堤之”“内为落渠之泻，因大川而注焉。”无锡雨水丰沛，唐宋时城墙合拢后，城内外的水系被隔断，聪慧的无锡人在城中直河两侧开挖河道，形成了以运河为轴线的城市水系。元《无锡志》记载：“城中河凡十有八，皆运河之支流别脉。”

城中直河将无锡城一分为二，形成了三个各自独立又互为勾连的水系。直河以西，分南北两个水系：北段北起北水关，南至州桥河，由留郎河、斥渎、胡桥河、营河等组成，其中一条玉带河环绕无锡县署，犹如知县官袍上的腰带，解决县署的排水、用水问题；南段北起后西溪，南至西水关，包括后西溪、前西溪、束带河等支流，其中束带河在孔庙和县学之前流过，再环绕其一周，仿佛读书人的腰带一般，故有此号。

直河以东的水系围绕弓河展开。元《无锡志》载：“弓河，本旧县之罗城濠也，岁久无可验，但称东河，故老相传云。弓河自闸口湾由东门而南出渡僧桥，通运河，河如弓之背，故号弓河，以运河比之弓弦也。”弓河是无锡旧罗城的护城河，沿东城内侧而行，两头通城中直河，从闸口湾即莲蓉闸口一直到南水关附近“小南海”寺外的渡僧桥，呈弓形，又称东里城河。与弓河相对比，城中直河则像弓弦一样，故而又名“弦河”，其与弓河之间共有九条东西向如弓箭一般的支流“箭河”，构成一弦一马九箭的城市水系。

直到1929年，这一水系依然存在。民国薛明剑编《无锡指南》曰：“别有箭河九道。其次第自南而北。”这种城内沿运河两侧每隔百米建一支流的布局，大大促进了运河与马河、留郎河、束带河等城内主要河流之间的水系畅通。

无锡城的街巷、道路，也是沿大运河两岸及其支流岸边逐步修筑、发展、延伸起来的。这些纵横交错的河道，与枕河而立的建筑、沿河而建的街道，共同构成了“河街相邻、水陆并行”的双棋盘格局，富有无锡地方特色，体现出古代无锡人善于利用运河的智慧。民国周贻白《无锡景物竹枝词》形象地描绘了这一风貌：“九支羽箭一张弓，十道河流八路通。是处楼台皆近水，无边风月橹声中。”随着城市区域的扩大，穿城而过的概念也发生了新的变化，新中国成立以后开通的新运河依然从无锡中心城区中穿越而过，新运河像一把弓，古运河像一根被拉开的弦，2002年建成的太湖大道似一把箭。无锡仍是一座运河穿城而过的城市，这一形态保持了两千多年始终不变，在大运河沿线城市中并不多见，充分展现了大运河与城市的和谐共生关系。