月牙河原是一条知名度不高的河道，几经沧桑演变，在20世纪50年代末，经疏浚治理，始定名为月牙河。

明末清初，天津卫城多次遭受洪水灾害，其东北部原有坑塘及农田沟渠自然变成宣泄洪水河道，俗称“老河”。清雍正年间，为减轻天津卫城的洪水威胁，沿老河开挖泄洪水道，北起塌河淀分支南出，经大毕庄展伸向南至贾家沽，由北岸入海河而称贾家沽道引河。

清同治六年（1867年），三口通商大臣崇厚奉旨在贾家沽道创建天津机器局东局（即东局子），为便于运输，而将河道拓宽加深。不久，李鸿章任直隶总督，并接替崇厚扩建机器局东局，又将河道疏浚拓宽，并在沿岸两侧植树造林。从此，河道舟楫往来，并成为大毕庄、南何庄沿岸各村船运通道和农田灌溉的重要水源。当年水运兴盛一时，而且逐渐形成津门一道风景线。沿河两岸建有万国赛马场、高尔夫球场、药雨山庄以及陶将军墓等风物建筑。1900年八国联军入侵天津，机器局东局惨遭破坏，水运渐衰，河道淤废。

天津解放前夕国民党驻军为巩固天津城防，恣意砍伐河道两岸树木，修碉堡、盖炮楼，林景风貌破坏无存。

解放后，天津市政府于1957年大搞河网化工程，对原河道进行疏浚拓宽，并将局部河道东移100米，裁弯取直，河床整体对东局子形成包围，呈月牙形，故定名月牙河。转年春季，原东郊区与河东区联合协作，沿河道两岸广植树木，建成10公里长的林阴河景。

自1972年至1977年，对月牙河多次改造，修建灌排设备，而成为农田灌溉和排涝功能兼备的河道。

随着时代变迁和多种因素共同作用，月牙河道污染日益严重，两岸环境日趋恶化，垃圾遍地，蚊蝇孳生，成为脏污不堪的“龙须沟”。自2002年，市委、市政府将治理改造月牙河列为改善城乡人民生活的20项工作的重要任务之一。历经两年分期分段施工治理，使古老的月牙河焕发出秀美丰姿。

现今，当地居民和游人，漫步河畔游览标志性景点（“绿宝石公园”、“月牙岛”、“馨园”），如诗如画的景色宜人。初秋时节，置身葱茏馥郁的堤岸，尽情观赏碧波荡漾的水面，造型各异的桥梁，赏心悦目的园林小品。真是水清岸绿似江南，轻舟泛波笑声扬，人们陶醉在多姿多彩的美景中。众游人喜不自禁，声声赞美，享受“水文化”。