Разговоры о необходимости создания водопровода в Царицыне начались еще в конце 1860-х годов. Первоначально предполагалось, что строительством займется П.И. Губонин, который уже построил здание вокзала и провел железную дорогу от Царицына до Грязей. Однако тогда проект не был реализован. С 1884 года в городе был создан специальный фонд, куда в основном купцы вносили пожертвования для строительства водопровода.

К моменту завершения работ был построен машинный зал, в котором разместили паровой котел, паровую машину, два поршневых насоса и четыре цистерны-резервуара. В городе установили 11 водоразборных будок и подготовили 75 пожарных кранов. Протяженность водопроводных конструкций составляла более 14 вёрст, а мощность достигала 150 тысяч вёдер (1844 тыс. тонн) в сутки. Стоимость воды для бань, фабрик и заводов с паровыми машинами составляла 15 копеек за 100 вёдер, а для домашнего использования, 20 копеек.

Здание Царицынской водокачки сохранилось до наших дней. Местоположение было выбрано исключительно из экономических соображений, без учета санитарных и экологических факторов. Наиболее эффективным считалось устройство водозабора, которое минимизировало длину труб. Поэтому водокачка была построена среди пароходных пристаней с глубиной залегания трубы всего 4 метра. Сохранились данные химико-бактериологических исследований, проведенных в Царицыне в августе 1910 года: вода была взята для анализа из разных мест, но ни холерных, ни тифозных палочек в ней не обнаружено. Тем не менее, вода для питья была признана неудовлетворительной.

В XX веке водопровод дважды разрушался. В первый раз это произошло в январе 1920 года во время Гражданской войны, когда Белая армия отступала из города; восстановление завершилось осенью 1922 года. Второй раз водопровод пострадал во время Сталинградской битвы. После восстановления в 40-50-е годы здание было значительно перестроено: добавлена колоннада, изменена форма крыши и другие элементы.