元世祖忽必烈至元八年（公元1271年），改蒙古国号为元。次年，定大都城（今北京）为国都。至元十六年，元灭南宋，建立起中国历史上版图最大的统一王朝。其时中国北方（今黄河中下游地区）经济凋弊，首都地区有庞大的蒙元贵族官僚集团和数量很大的驻军，所需的粮米及一大部分生活物资，都仰仗于江南（今长江中下游地区）来供应。随着大都城的急剧发展和人口的迅猛增多，如何及时地把江南的粮米等运到大都，就成了一个越来越严峻的问题。
以中国古代的交通运输条件，各地供应京师的粮米，历来主要依靠江河水路运输，称为“漕运”。要保证南北水路漕运畅通，历代都曾开挖人工河道，北宋时著名的汴河就是沟通长江、淮河直达汴梁城的水上交通大动脉。后经金与南宋对峙百余年，黄河夺淮入海。汴河完全湮废，隋唐时连通南北的京杭大运河其它的人工河段也大都早已淤塞。
元朝初年的“漕运”，临时只得采用水陆联运的方式，要经过断续的几段水道，中间加上多次的陆路倒手搬运，既费力耗时，代价昂贵，所运也远远不敷所需。于是，加紧在今山东省西部开凿济州河和会通河，想沟通淮河和卫河之间的航道。同时，又大力发展海上运输，即以江南漕船出长江口，北上经黄海，绕道成山头，转向西北，过渤海，以达直沽（今天津市）。不过，济州河短期内无法凿通，而海运和水陆联运相比，虽省时间，运力也大，但以当时的航海科技水平，放洋过海，漕船遇到海上风暴，往往舟覆粮毁人溺，“牵挽之劳虽节，而飘溺之患亦多”，仍然不是良策。
至元十七年（公元1280年），莱州人姚演向朝廷提出开通胶莱以缩短海运航程的建议。这个诱人的设想，立即得到元世祖的批准，委任山东东西道宣慰使（约略相当于今山东省地区的最高长官，驻益都）、都元帅（统兵高级武官）阿巴赤督率“益都、淄莱、宁海兵万人开河”并“以钞万金为佣食”，“免三州一岁赋以为开河之用”，就是拨给帑金和减免地方租税给予财政支持。姚演则负工程设计施工之责。
至元十九年，胶莱水道打通，“凿池三百余里，起胶西县（今胶州）陈村河口，西北达胶河，出海仓口，谓之胶莱新河”。（5）据现存康熙《平度州志》里的《胶莱河海运图》（此图当系明末崇祯十五年平度知州杜志攀亲自勘察胶莱河道后所绘，甚为详明）所示，元代的“胶莱工程”主要是开凿了一条从今平度窝铺村附近的“分水岭”东南下，进入胶州湾，长60里的人工河，使这条新开的人工河道在“分水岭”处和从南面来自诸城、高密、胶州的胶河联通，胶河是从“分水岭”旁流向西北，转而北入莱州湾的，于是新开河便把胶州湾和莱州湾沟通起来。为了增大新开河的水量，又开挖了一条从今天的平度南村镇北，引沽河水向西，至吴家口由北岸入新开河长20余里的“助水河”。还在新开河之南，今胶州境内开了一条长渠，逼引南来的胶河分流东下以济新开河。对于“分水岭”以下的胶河则进行了全面疏浚、加深加宽河道，加固堤坝。为了蓄存河水和调节水位以保漕船通行，自南海胶州湾口沿运河建了陈村（今胶州境）、吴家口、窝铺、亭口、周家口、玉皇庙、杨家圈、新河（以上今平度境）、海仓口（今莱州境）共九座水闸。胶莱海运遂即开通。
元世祖任命阿巴赤为胶莱漕运使，专司漕运事宜。“其水手军人等二万，船千艘”，来自江南成队的漕船，满载粮米，不再涉大洋，绕成山，只需进入胶州湾，便可由麻湾口随海潮入新河逆水西上，过窝铺闸后，转西北顺流而下，北转，出海仓口，入北海莱州湾，西北上，直达直沽。航程大为缩短，也不再有大洋飘溺之险了。史称其时“岁运粮米达60万石”，占到江南海运漕米总数的百分之六十。虽然史学界多认为这个数字有夸大成分，可元代的“胶莱海运”曾一度非常兴盛，自是事实。
然而，胶莱海运通航不久，就陆续暴露出许多严重缺陷，最主要的是没能解决运河水量不足的问题。按原来的工程设计，是想利用南北两海口潮水上涨的时机行船，却因中间河段水浅，“船多损毁”，以致“军民苦之”，得不偿失。
此后不久，山东西部开凿济州河和会通河成功，京杭运河漕运开通，很大一部分漕粮勿需再用烦难的“水陆联运”了。同时，远洋航运的技术也有很大改进，元朝以精于航海的江南人张煊、朱清负责海上漕运，岁运粮数百万石。这样一来，新开的“胶莱海运”便被淘汰了。至元二十一年元世祖下诏“罢胶莱海运事”，阿巴赤调京任职，胶莱运船和水手等也都调到济州河等地他用。
元代的胶莱海运，在漕运史上是一种创举，具有开拓性的思路，实践也证明了它的可行。虽然，只如昙花一现，很快地消失了，但它不仅永远是漕运史上的一个重要话题，还改变了早在春秋时代就名载简册的“胶水”的名称：自元代以后，以“分水岭”为界，以上的河段仍称胶河；以下的河段，称北胶莱河或胶莱北河（习惯上仍称胶河）；“分水岭”以东新开的人工河道称南胶莱河或胶莱南河，又俗称“运粮河”。对于平度，它更留下了长久的影响，当年沿河所设水闸处，以后大都发展成为重要村镇和渡口，亭口、新河尤为有名。而胶莱海运究竟是否可行，以后则成了明清两代一直争议不休的问题，平度文士关心此事而撰文讨论者，代有其人，而且留下了很有价值的专著。