衡水湖旧称“千顷洼”，《明史》称深州衡水县“西南有盐池”，“盐池”即其明清时旧称也。1958年筑堤建闸蓄水后始称衡水湖。衡水湖古与盐河相通，由衡水县(今桃城区)的“北沼”(原名衡水洼)、冀州(今冀州市)的海子和尉迟潭三部分组成，又称“三海”。“三海”与古盐河相连，面积十余万亩，因称千顷洼。
乾隆三十二年陶淑纂修的《衡水县志》载：“北沼，在县治(今桃城区旧城村)西南二里许，夏秋水涨，通于衡漳”，“又南田，广袤数十里，地势衍凹，为众流委注。西有县属绳头等庄之水，东受盐河，南接海子。每遇霖雨，三面积水皆汇，汪洋浩淼，弥漫无际，夺民稼穑之地成巨津焉”。
衡水湖原为一片古老的自然洼地，新中国成立后，为解决水旱威胁，缓解水资源供求矛盾，而于1958年开始兴建的蓄水工程，具蓄水、灌溉、缓沥、滞洪等多种功能。与河北平原历史上的东淀、西淀(后南移形成白洋淀)、南泊(大陆泽)、北泊(宁晋泊)形成原因决不相同。上述历史上曾起泄洪作用的淀泊，除白洋淀外，皆因元、明、清历代“仰给江南，死保漕运”的治河方略，只知利用，不加治理而自生自灭。
至于海子及尉迟潭的记载均见民国18年本《冀县志》。称“滏水自西南来，至州(今冀州市)北境，折而横亘衡水(今桃城区)界中，县城(河东旧衙)俯其南，并岸而西四五里，左转至州城东地洼下，广五里，狭亦不减三里，北二十余里。隶于县(今桃城区)者名衡水洼。南十余里，隶于州(今冀州市)者名海子，州东之水潦汇焉”。