นอกจากนี้ ยังมีทำนบกั้นน้ำ พื้นที่ห่างจากเชิงเขาซึ่งเป็นพื้นที่กว้างจะมีการทำคันบังคับน้ำเพื่อกำหนดทิศทางการไหลของน้ำและลดความแรงของกระแสน้ำไม่ให้ปะทะกับที่ของชุมชน จากศิลาจารึกสุโขทัยหลักที่ ๑ จารึกพ่อขุนรามคำแหงว่าทางทิศตะวันออกของเมืองสุโขทัยมี ‘ทะเลหลวง’ เป็นแหล่งน้ำขนาดใหญ่ที่มีบริเวณกว้างขวางน้ำท่วมถึง ในบริเวณ ๒ ฝั่งของแม่น้ำยม ที่ไม่สามารถระบุพื้นที่แน่ชัดได้ว่าอยู่ในตำแหน่งใด ซึ่งในปัจจุบันได้เปลี่ยนสภาพพื้นที่เป็นบ้านเรือนทั้งหมด
ส่วนการอุปโภคบริโภคในเมืองสุโขทัย ใช้น้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติไหลลงมาในหุบที่กักเก็บน้ำได้จำนวนมาก ทำให้เกิดลำธารคือ คลองเสาหอไหลตามแนวกำแพงเมืองและคูเมืองกักเก็บไว้ใน ตระพัง หรือสระน้ำไหลลงสู่คลองแม่รำพัน
เมืองสุโขทัยมีสระน้ำที่สามารถบรรจุน้ำได้ไม่ต่ำกว่า ๓๐๐ ลูกบาศก์เมตร จำนวน ๘๐ สระ โดยน้ำจากคูเมืองจะไหลเข้าสู่สระต่างๆ ตามบริเวณที่มีชุมชนอยู่อาศัย โดยมีตระพังขนาดใหญ่จำนวน ๔ ตระพัง ได้แก่ ตระพังเงิน สระของชุมชนด้านทิศตะวันตกอยู่ในวัดมหาธาตุมีลักษณะเป็นคูน้ำรอบวัดไหลลงสู่สระในพระราชวังตระพังทอง ตระพังตระกวนหรือตระพังโพยสี และตระพังสอ ตามลำดับ
เมืองสุโขทัยมีการขุดเจาะบ่อน้ำบาดาลจำนวน ๑๗๔ บ่อ ซึ่งบ่อจะมีลักษณะเป็นบ่อกลมกรุด้วยศิลาแลง หินและอิฐก่อเสริมถึงปากบ่อ ซึ่งปริมาณบ่อน้ำมีความสัมพันธ์กับปริมาณของประชากรที่อาศัยอยู่ในชุมชนนั้นๆ โดยบ่อที่ขุดขึ้นส่วนใหญ่อยู่ในทิศตะวันตกและทิศเหนือของเมือง ส่วนด้านทิศตะวันออกและทิศใต้พบบ่อน้ำไม่มากนั้นทำให้สันนิษฐานได้ว่าพื้นที่บริเวณนั้นเป็นพื้นที่เกษตรกรรม
ระบบน้ำเมืองโบราณสุโขทัยมีหัวใจหลักหรือกุญแจไขความลับที่สำคัญคือ ‘ท่อปู่พระยาร่วง’ เป็นคลองส่งน้ำเพื่ออุปโภคบริโภค ปรากฏนามในจารึกปี พ.ศ. ๒๐๕๓ บนฐานเทวรูปพระอิศวร พบที่เมืองโบราณกำแพงเพชร ปัจจุบันเทวรูปนี้ประดิษฐานอยู่ที่พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ จังหวัดกำแพงเพชร ความตอนหนึ่งกล่าวว่า
‘...อนึ่งท่อปู่พระยาร่วงทำเอาน้ำไปเถิงบางพานนั้นก็ถมหายสิ้นและเขาย่อมทำนาทองฟ้าและหาท่อนั้นพบกระทำท่อเอาน้ำไปเลี้ยงนาให้เป็นนาเหมืองนาฝายมิได้เป็นนาทาฟ้า อันทำทั้งนี้ ถวายพระราชกุศลแด่สมเด็จบพิตรพระเจ้าอยู่หัวทั้งสองพระองค์...’
บ่อน้ำบาดาล มีลักษณะเป็นบ่อกลมกรุด้วยศิลาแลง หินและอิฐก่อเสริมถึงปากบ่อ
จากระบบฐานข้อมูลภาพศรีศักร-มานิต วัลลิโภดม
แนวคลองจากกำแพงเพชรถึงบางพานนั้น ตามที่ปรากฏในจารึก ยังมีร่องรอยปรากฏให้เห็นในภาพถ่ายทางอากาศ และยังคงสภาพให้เห็นได้ในภูมิประเทศ และเป็นแนวเดียวกันกับแนวที่เชื่อกันมาในอดีตว่า เป็นถนน นั่นคือ ‘ถนนพระร่วง’ ซึ่งเชื่อมโยงจากเมืองสุโขทัย ไปยังเมืองศรีสัชนาลัยทางด้านเหนือ และเมืองกำแพงเพชรทางด้านใต้
ระบบบริหารจัดการน้ำสมัยสุโขทัย กรมศิลปากร ได้ให้ข้อมูลการทดน้ำมาใช้ใน-นอกเมืองเก่าสุโขทัย ว่า ภายในเมืองสุโขทัยมีสระเก็บกักน้ำประมาณ ๑๗๕ สระ มีทั้งแบบขุดลงไปในดิน และกรุผนังด้วยอิฐหรือศิลาแลง บ่อที่ลึกที่สุดอยู่บริเวณด้านหลังอนุสาวรีย์พ่อขุนรามคำแหงมหาราช ขนาดปากบ่อกว้าง ๓ เมตร ลึก ๒๕ เมตร มีคลองส่งน้ำจากบริเวณเมืองชั้นในทางทิศเหนือของวัดมหาธาตุ ส่งน้ำจากตระพังตระกวนเข้ามายังตระพังสอ