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大堡川は、静岡県、長野県、山梨県の境界を形成する日本南アルプスの支脈である赤石山地から流れ出ている。[ 1 ]標高2,000メートルから3,000メートル（6,600フィートから9,800フィート）の峰々が連なるこれらの山地は、年間最大3,000ミリメートル（120インチ）の多雨と深いV字谷が特徴である。 [ 1 ]大堡川は概ね南に向かって流れ、中央部で7つの大きな湾曲部を経て、フィリピン海の駿河湾に注ぎ込む。
大堡川は奈良時代の記録において、遠江国と駿河国の境界を形成していると記されている。しかし、数世紀にわたる河川の流路の変化により、室町時代後期には必ずしもそうではなかった。
江戸時代、東海道は江戸と京都を結ぶ主要街道として発展し、西域の大名たちは参勤交代と呼ばれる制度のもと、将軍に仕えるため定期的に江戸へ赴かなければならなかった。しかし、徳川幕府は治安対策として主要河川への橋の架設を禁じており、大堡川に至っては渡し船さえも禁止されていた。葛飾北斎などの浮世絵師が描いたように、旅人は担ぎ手に担がれたり、馬に乗って川を渡った。悪天候や増水時には、島田宿や金谷宿といった宿場町で数日間（あるいは数週間）川岸に滞在せざるを得なかった。
このため、大堰川は東海道の中でも最も難所とみなされていた。有名な歌詞にはこうある。
明治維新後まもなく、この川には橋が架けられ、特に1879年には蓬莱橋（ギネス世界記録で世界最長の木造歩道橋として認定された）が建設されたほか、道路橋や鉄道橋も数多く架けられた。現在では、東海道新幹線がわずか数秒で川を渡る。
大堡川流域の水力発電開発の可能性は、 20世紀初頭の明治政府によって認識された。大堡川は水量が多く流れが速いのが特徴で、山がちな上流部や支流は急峻な谷が多く降雨量も豊富で、人口密度も低かった。
1906年、民間投資家との合弁会社である日英水力電気（日英水力電気）が設立され、静岡県の大井川と富士川の潜在力を活用する計画の調査と設計作業を開始し、1911年には小規模な発電所が建設された。しかし、木曽川と天龍川の方がより多くの投資を集めたため、同社は発展しなかった。1921年までにイギリス側の権益は買収され、大井川から山梨県の早川へ水路を通して水を引いて発電する計画にちなんで、早川電力（はやかわ電力）と改名された。田代ダムの建設は1924年に始まり、1928年に完成した。早川電機は1925年に東京電機の傘下に入り、大井川電機と改名された後、1938年に国有化され、他の電力会社と合併して日本送電電株式会社となった。1930年代初頭、大井川電機は大井川の支流に多くのダムを完成させたが、世界恐慌により工事は中断され、第二次世界大戦中に完全に停止した。
第二次世界大戦終戦後、アメリカ占領当局は日本八相電の解散を命じ、八相電は地域電力会社に分割された。中部地方は中部電力の管轄となり、中部電力は大井川の様々なダムやプロジェクト（田代ダムを除く）を引き継いだ。中部電力は、国連からの援助融資などを活用し、大井川における中空コンクリート重力ダムなどの新しいダム技術の先駆的な導入を行い、1950年代から1960年代初頭にかけて多数の大型ダムを完成させた。これらのダムによって、かつては水量豊富だった川の流れは変化し、河口付近の下流部はほとんど干上がってしまった。
大井川鉄道は、大井川流域に2つの路線を運行している。元々はダム建設のために建設された路線だが、現在は主に観光客向けに運行されており、山間部を走る人気の蒸気機関車路線も含まれている。
北緯34度45分52秒、東経138度17分27秒/北緯34.764406度、東経138.290778度/北緯34度45分52秒、東経138.290778度