早在春秋战国时期，渤海至广东的沿海交通已经展开，此后，局部的、通贯南北沿海的交通渐趋频繁。两汉时代，在今两广南部与越南境内设置了南海、郁林、交趾等七郡，这七郡与北方的交通也主要取道海上。海上交通的发展以造船技术与航海水平的提高为条件，也与政治与经济等方面的实际需要相适应。与前代不同的是，元代在东部海域实行全线通航，首先在漕运业中形成了以海运为主、内河运输为辅的格局。
海运线路的选择与航海技术的进步
海运航线前后有三次变更：
第一次航路。从至元十九年首次粮运，到至元二十八年新航路的开辟，共沿用十年。开辟者为朱清、张瑄和罗璧，航线大体是：从刘家港（今江苏太仓浏河镇）至海门黄连沙头（在今江苏启东东部海中）、万里长滩（在今江苏启东东部，西南向呈长条形，后来部分形成陆地），经盐城（今属江苏，当时濒海），历海宁府（治今江苏连云港西南）界，可至莺游山（今连云港东北东西连岛），下入山东境，由密州（治今诸城）入胶州（治今胶县）界放灵山洋（今青岛南、胶南以东海面），北至浮山（青岛附近）、劳山（青岛东北崂山）、福山（崂山县东），沿海岸达延真岛（今山东荣成沿津岛），东北转过成山（在今荣成成山角），最后进入天津界河口。该航线沿海岸航行，迂回曲折，“委实水路艰难，深为繁重”，航期长达两个多月。
第二次航路。至元二十九年由朱清聘请长兴（属今浙江）李福四“押运指引”，路线是：从刘家港开洋，转过撑脚沙（在今江苏常熟璜泾北江中），至三沙洋子江（在今江苏崇明西北，后来大部分形成陆地），东北至扁担沙大洪（今启东东南，今已成陆地）、万里长滩，再往东北一千里至清水洋（在北纬34°、东经122°一带）、黑水洋（东经123°以东一带），过黑水洋可见延真岛。西北至成山与刘岛（今山东威海东刘公岛）、芝罘岛（在今山东烟台北）诸岛，进入天津界河。该航道从万里长滩到成山一段取远海航行，线路较为径直。一路便风，半月可达目的地；风水不便，仍需一个月或四十天以上。
第三次航路。至元三十年开辟，从刘家港出发，过黄连沙转西，东北取道成山，“亦为不便”，故“继为千户殷明略踏开生路”。这条新航道是：从刘家港出发至崇明三沙，东行入黑水大洋至成山，以下大致与至元二十九年新航路同。航船至崇明三沙后即避开万里长滩直入黑水洋，取远海航行，顺风十日即可驶达。此后海运均取这条航道。
除上述主航道之外，在福建至浙江、山东半岛或天津直沽至辽东、高丽之间还有一些海上支线，起运港口另有白茆港（在今江苏常熟市东北九十里）、庆元烈港（今浙江宁波市沥港）和福建长乐港（在今福建长乐县东）。元代海运江南粮，分春、夏二运。新航道开辟前，一般是正月集粮，二月起航，四月达直沽，五月返航运夏粮，八月返港。改道后，航期缩短，一般是三月起运。
在长达万里的运输线上，水文地理比较复杂，气候变幻莫测，困难险阻不言而喻。为求得安全，元人特别寄幻想于海神（天妃），但最实际的，还是“高价召募惯熟梢工，使司其事”。船工或“凭针路定向行船”，或“夜对紫微星直上”。这些“惯熟梢工”和水手在几十年的航海实践中积累了一些宝贵的经验，这些经验归纳起来有以下几个方面：一是“仰观天象，以卜明晦”，即利用风雨雷电和日象对海洋气象和潮汐规律进行预测预报，并编成口诀，供船员记诵，内容有“潮汐”、“风信”、“观象”等目，“虽是俗说，屡验皆应”。二是对中国东部海域水文地理进行了较详尽的勘察记录。其中如对避风港的选择、“点篙”以测沙礁的技术等等，充分显示了水手们的聪明才智。三是确立港口导航制。至大四年（1311）十二月，常熟州船户苏显与“老旧运粮千户”殷忠显、黄忠翊等鉴于刘家港北沙浅水暗，提出导航方案：由苏显备私船两只作为号船，“抛泊西暗沙嘴两处，树立旗缨，指领粮船出浅”，并画榜晓示，要求粮船于号船两边绕过，观旗缨决定行止。江阴州夏港、陈沟等处也有浅沙暗礁，延祐元年（1314）七月，由江阴船户袁源、汤玙如上法指挥，为船只的进出提供了方便。
海运的管理
元代海运管理机构的建置相当完备，它分为接运与海运两个系统（接运系统详下节）。海运机构建立的情况较为复杂，它经历了设置、改善与确立三个过程：设置阶段（约从至元二十年到至元二十八年）。至元二十年首次海运成功，元王朝开始设立两所万户府，朱清、张瑄分别任中万户和千户。至元二十四年，因海运地位提高，始立行泉府司“专领海运”，又增设两个万户府。四年后，由于行泉府司掌管者劣迹败露，四万户府削减为以朱、张为首的两所“海道都漕运万户府”。二府设官分职：“正官”包括达鲁花赤和正副万户，“首领官”包括经历、照磨、译史、奏差，是具体管理人员。另有镇抚，负责处理日常事务。当时规定年运粮以十分为率，张瑄六分，朱清四分。张瑄所属有三十二名千户，按地区划为八翼（后并为四翼）；朱清所属有二十七名千户，划为七翼（后并为两翼），“翼”的驻地全部分布在苏南沿海地区。
改善阶段（大德七年前后，即1303 年前后）。至元三十年朱虞龙任海道都漕运万户，提调香糯事（香糯为江南特色品种，直接运到大都，供皇宫酿酒等用），万户府至此增为三所。大德七年，在一场政治风波中，朱、张失势，三万户府又并而为一，开府于平江，设达鲁花赤一员，万户二员，副万户三员。千户按地区划分驻地，共十一处，除浙江的温台、嘉兴、杭州外，其余八处都在苏南沿海。
确立阶段（至大四年后，即1311年后）。至大四年规定，原有的十一处千户所并为七处，“温台所”、“庆绍所”和“杭嘉所”分别置于温州路、庆元路（治今浙江宁波）和杭州，“松江嘉定所”、“昆山崇明所”、“常熟江阴所”与“平江香莎糯米千户所”以及万户府都设于平江。
中书省是负责海运的最高机关，江浙行省实施对海运万户府的直接领导，并派行省官员监收漕粮，提调海运。每次海运开航前，万户府须由正官赴港口点阅粮船，监督起航；各所千户则须分赴各仓监装漕粮，并轮番下海督运。
元初海船的来源，一是缴获南宋的战船，二是收集沿海民船，三是为内河漕运制造的官船，四是利用大量战船，此外，还有朱、张实行包运后发动起来的从事海运的民船以及他们的自备船。后来，元王朝发动“近海有力之家”造舟起运，官方也“每三岁更造漕舟”，后两者是船队的主要组成部分。元末海船多强行征收，成分更为复杂。投入运输的船只的最高数目，见于记载的是至正三年的三千余艘。
海船中水手组织分工的情况，可以“总漕”楼船即最高指挥船为例，船中有水手三百人。千户、火长是船中的“好家主”，“事事辛苦不辞难”，“火长”可能为五人（或十人）的士兵长，兼掌罗盘，负责导航；大工“驾舵如驾马，数人左右拽长牵”，是船中的舵手；碇手“在船功最多，一个唱声百人和。何事深浅偏记得，惯曾海上看风波”，因而可能就是船主召募的“惯熟梢工”。
从事海运的船户与水手，元初主要由军人充任，但早在至元二十年立两处万户府时，其中一处即“以万户之无军有牌者除充”，次年又发动“近海有力之家”造船起运，船户水手便向民丁的方向转变，最终取官兵而代之。船户分属七处千户所，其数“凡数万人”，如按明代海船每千石用水手十五至二十人计，元代海运每三百余万石粮，水手应达六万余人次，春夏二运平均每期三万余人。但至大前有一期春运（岁运额在三百万石以下）用舟四百余艘，水手竟达四万余人。
海运的兴衰
元代海运号称“一代之良法”，但统治者对它的认识，并非始即了然，因而，对它的筹划和组织也是逐步趋于完善的，这大致可分为以下几个阶段。
（一）试行阶段。约从至元十九年初运到至元二十四年专管海运的“行泉府司”的设立，在这期间，海运的优越性逐步显露，引起了统治者的重视。至元十三年，元军攻陷临安后，一方面调拨粮食北运，另一方面把缴获的库藏图籍，通过海道运往大都。此后，元廷着重于传统的河运系统的整建，并在山东境内修凿河道，实行多渠道运输。
至元十九年，丞相伯颜鉴于多年内河粮运的劳费，始从至元十三年经海道搬运宋室库藏的旧例中得到启发，听从朱清、张瑄的建议，通过海道运输漕粮，当年由江淮行省制造平底船六十只，行省又委托上海总管罗璧和朱清、张瑄另造船只，再利用本处军人和官船召雇水手，将江南各地的粮食集中扬州，往东出海，沿海道北上。这次初运粮食为四万六千石，数目虽不足观，却有了一个好的开端。与水陆转运、河海联运过程中出现的不利因素相对比，海运在经济上的效益非常明显，此后，海运量便从一二十万猛增到五十七万八千石。于是，元廷逐步罢废一些内陆河运及海河联运的航线，采取多种措施，特别是设立了行泉府司，专管海运，加强了海运的运输能力。
（二）确立阶段，约从至元二十五年“都漕运使司”和“京畿都漕运使司”的设置到大德年间。这一时期的特点是委用朱清、张瑄专管海运，漕运主要依赖海道，岁运之数大幅增长。
前面提到，元廷曾设立南北两处漕运司，管理以中滦为转运点的漕运。到了至元二十五年，改在天津直沽河西务和大都分别设置都漕运使司，前者接纳南来的粮食物资，但实际主要接纳的是海上运来的粮食；后者把前者按纳来的粮物收入仓库。这实际是一套衔接海运的接运系统，说明海运逐步成为主要运输方式，于是，其他漕运机构相继罢废。
在这过程中，负责海运的官员受到了最高统治者的特别信任，其中最著名的是崇明人朱清和嘉定人张瑄。他们原是南宋时的“海盗”，入元后逐渐被重用，至元二十年首次海运成功，分别授为中万户和千户，次年又分别以江东道和淮东道宣慰使之职兼领海道都漕运万户。忽必烈曾对丞相说过：“朱、张有大勋劳（指开创海运），朕寄股肱，卿其卒保护之。”“南人”如此受器重，在元代并不多见，说明他们确实为元廷解决了国脉所系的漕运大计。漕粮主要取自江南官田岁入，在至元二十五年至大德七年这十五年中间，除元贞、大德初因“京畿所储充足”而减额外，岁运之数，至元二十五年、至元二十六年分别为四十万石和九十三万石，以后激增至一百四五十万石，大德七年为一百六十五万石。海运漕粮满足了大都愈益增多的粮食需要。
（三）发展阶段。约从大德末年至天历二年（1329）。这一时期，南方漕粮征收的布局有所调整，岁运之数继续大幅上升。
漕粮的征收地，元初大致沿袭宋代，即以湖广、江西和江浙地区的税粮充运。其中，江东宁国、池、饶、建康地区的漕粮称为“上江粮米”，常由海船逆长江而上装运；江西湖广的漕粮，则用河船东运至真州兑入海船。这不仅耗费人力、物力，而且海船逆长江上行困难很大。于是，至大四年（1311）作出新的规定，实物粮改从两浙地区征收，海船停泊沿海港口，就便装粮起运。这种“弃远就近”装粮的方法，颇与已经形成的海运体制相适应，效益明显，“海漕之利，盖至是博矣！”（《元史·食货志一》）。后来，随着岁运之数的激增，并考虑到两浙地区不断出现灾荒，上述“弃远就近”装粮的原则也不得不有所调整，具体办法是在集庆龙湾（今江苏南京下关）构筑粮仓（集庆仓，或称广运仓）以集中沿江粮米，再另拨河船往东运至开洋港口，兑入海船。粮食征集区域再次扩大，同时又能避免海船逆江上行之难。
岁运之数，至大四年前在两百万石以下。延祐六年至天历二年间（1319—1329），除至治三年（1323）外，均在三百万石以上，天历二年，达三百五十余万石，这是元代海运的最高额。
（四）衰落阶段。从后至元元年到至正二十八年元亡（1335 —1368）。元朝后期，海运业如同元代社会那样，衰落破败，百孔千疮，“水旱相仍，公私俱困，疲三省之民力，以充岁运之恒数，而押运监临之官，与夫司出纳之吏，恣为贪黩……兼以风涛不测，盗贼出没，剽劫覆亡之患，自仍改至元之后，有不可胜言者矣！”（《元史·食货志五》）
元末农民大起义后，海运濒临衰歇，“元京军国之资，久倚海运，及失苏州，江浙运不通；失湖广，江西运不通”。为挽救危机，元廷试图用就近屯田的办法另辟粮源，但很快归于失败，于是只得继续乞求于海运。
元末海运残局的维持，一是依赖江浙的张士诚、方国珍，二是福建的陈友定。
方国珍兄弟于至正八年（1348） “亡入海，聚众数千人，劫运艘，梗海道”。此后降于元，元廷利用他维持海运。他虽时降时叛，但从至正十九年起，尚能“岁岁治海舟，为元漕张士诚粟十余万石于京师”（《明史·方国珍传》）。张士诚于至正十六年据平江（今江苏苏州），次年降元。至正十九年，元廷派专使来平江，于方、张之间“往来开谕”，使二人各具舟、粮，结果，“粮得入京者仅十一万石，自是岁以为常”（吴宽《平吴录》）。据载，至正十九年和二十年，起运粮为十一万石，至正二十一年和二十二年为十三万石。至正二十三年九月，张士诚自立为吴王，此后“元征粮，不复与”，并杀劝贡将领，江浙海运至此绝。但福建陈友定仍忠于元廷，一条从福建绕过江浙直通大都的海道得以一度通行，一些地方官员也不时凑集一些粮食接济大都，直至元亡。