De institutionele ontwikkeling van het waterschap leek enigszins te stagneren in de zeventiende en achttiende eeuw. Tijdens de Republiek bleef de waterstaatszorg een sterk decentraal karakter behouden onder het oude adagium “wie water deert, die water keert”. Aangezien de Unie van Utrecht niet repte van het waterstaatsbestuur was er op dit punt geen bemoeienis van de Staten-Generaal, behalve bij inundaties die de defensiebelangen betroffen. Ofschoon men voor inpolderingen toestemming nodig had van de gewestelijke Staten, zou de toezichthoudende taak die de Staten hadden pas in de loop van de achttiende eeuw intensiever worden. Vanaf de achttiende eeuw nemen de bemoeiingen van de gewestelijke overheden als gevolg van dijkdoorbraken met de dijkzorg toe. Gewestelijke verordeningen, reglementen en octrooien gaan een belangrijker rechtscheppende functie vervullen.

Eveneens voltrok zich in de tweede helft van de achttiende eeuw een proces van professionalisering binnen de waterschappen, zowel qua bestuursvaardigheid als qua technische hulpmiddelen. In die periode zijn er belangrijke innovaties op het gebied van de technologie en wateropslag. De kleine en grote inpolderingen tussen 1560-1640 waren mogelijk door verbeteringen in de maalcapaciteit. De schepradmolen kon slechts twee meter hoogteverschil overbruggen. Met de invoering van de windwatermolen in de vroege vijftiende eeuw, en vooral de ontwikkeling van de vijzelmolen in de vroege zeventiende eeuw, kon men tot 4 meter hoogteverschil tussen binnen- en buitenwaterstand opvangen. In de tweede helft van de achttiende eeuw werden voor het eerst stoomgemalen ingezet (Rotterdam, 1776, 1787), doch het zou tot de tweede helft van de negentiende eeuw duren vooraleer de stoombemaling brede ingang vond.

Dit bleek niet alleen van belang voor de bemaling bij hoge rivierwaterstanden, want dankzij de verbeterde bemalingscapaciteit kon men nu ook het water als verdedigingsmiddel aanwenden. In 1672 begon men met de ontwikkeling van een waterverdedigingslinie –de zo befaamde Hollandse Waterlinie– een en ander onder dreiging van de Franse legers. Men streefde ernaar een zo groot mogelijk oppervlak van de Republiek te beveiligen door middel van een aaneengesloten front van waterlinies. In de vroege achttiende eeuw groeide geleidelijk de gewoonte om overtollig water tijdelijk “op te slaan” in zogeheten overlaten. Een overlaat is dat deel van een dijk dat bewust lager is gehouden, opdat overtollig water daarover kan weglopen. Deze werden vooral langs de Maas aangelegd. Een dergelijk systeem van flexibele waterbeheersing werd onder koning Lodewijk Napoleon in 1809 geformaliseerd.

Veel van deze technologische ontwikkelingen kregen hun beslag binnen het verband van het waterschap. Het toezicht door een hogere overheid kreeg evenwel enigszins gestalte in de aanstelling van een permanente inspecteur-generaal voor de rivieren (gewest Holland, 1754), die opgevat kan worden als de eerste gewestelijke waterstaatsdienst. In 1798 werd de bekleder van dit ambt (Brunings, landmeter van het Hoogheemraadschap Rijnland) de eerste directeur van de in dat jaar opgerichte Rijkswaterstaat.