Este canal representa una de las obras de ingeniería hidráulica más importantes de las realizadas entre mediados del siglo XVIII y el primer tercio del XIX en España. Tal es así, que recorre parte de las provincias de Burgos, Palencia y Valladolid en la comunidad autónoma de Castilla y León y fue construido para facilitar el transporte del trigo de Castilla hacia los puertos del norte y de allí a otros mercados. Sin embargo, ante la llegada del ferrocarril, quedó obsoleto.
Fue originalmente concebido como una red de cuatro canales que unirían Segovia con Reinosa, debido a sus enormes dificultades técnicas e ingentes recursos, solo se llegaron a construir tres ramales (Norte, Sur y de Campos). Con una anchura que varía entre 11 y 22 metros, el canal discurre a lo largo de 207 kilómetros, atravesando 38 términos municipales, y uniendo las localidades de Alar del Rey (Palencia), donde tiene su nacimiento, con las de Valladolid y de Medina de Rioseco, situadas respectivamente al final de los ramales Sur y de Campos (el Canal tiene forma de Y invertida). Además, presenta un desnivel total de 150 metros.
Curiosamente, la provincia de Palencia es la que más longitud de canal tiene (ramal Norte). Algunos kilómetros al septentrión de la capital palentina el canal se divide en dos grandes ramales que se dirigen uno a Medina de Rioseco (ramal de Campos) y otro a Valladolid (ramal Sur).
A su paso por la ciudad de Palencia, a la que se acerca mediante un ramalillo terminado en una dársena para facilitar las tareas de carga y descarga, el canal de Castilla se sitúa a escasa distancia de dos de sus puntos más emblemáticos: Calahorra de Ribas, donde se cruza con el río Carrión, del que pasa a tomar las aguas, y el Serrón, en Grijota, donde el canal se bifurca en los ramales de Campos y del Sur.
Actualmente, esta gran «Y» invertida que recorre de norte a sur la autonomía castellano y leonesa, conserva un valioso entramado de esclusas, molinos de harina, almacenes y dársenas de gran interés histórico. Además, proporciona abastecimiento de agua a núcleos urbanos, regadíos al campo y espacio cultural y de ocio a autóctonos y visitantes. Se están realizando distintas inversiones para recuperarlo y darle una salida dentro del turismo rural a la vez que se acondicionan sus caminos de sirga como vías cicloturísticas, ya que en sus orillas ha surgido diversos ecosistemas de ribera, con una primera franja de vegetación higrófila formada por carrizos y espadañas, una segunda franja similar a un bosque galería (olmos, chopos negros, álamos blancos, fresnos, sauces, alisos, madreselvas...); y una tercera franja de arbustos. Entre la fauna destacable tenemos aguiluchos laguneros, numerosas ardeidas, anseriformes y Podicipediformes, entre otros.
Con el paso del tiempo, en los márgenes del Canal de Castilla se han ido formando una serie de humedales de alto valor ecológico, que representan una isla de biodiversidad dentro del paisaje homogéneo de Tierra de Campos. Estos humedales tienen una extensión variable: algunos no llegan a ocupar ni una hectárea mientras que otros superan las 20. Su alto valor ecológico está relacionado con su diversa vegetación acuática y con el importante número de especies vertebradas que albergan.
Dentro de las aves, en el Canal hay 121 especies de aves nidificantes y también aves invernantes y aves migradoras y accidentales; 42 especies de mamíferos, 15 de ellas insectívoros; 11 especies de anfibios y 14 de reptiles y 14 especies de peces. Estos valores medioambientales han supuesto su inclusión dentro de la Red Natura 2000, ya que la mayor parte de los humedales han sido declarados como Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Lugares de Interés Comunitario (LIC), estando a la vez incluidos en el Catálogo Regional de Zonas Húmedas. Sin embargo, este grado de protección no ha sido suficiente y actualmente las lagunas del Canal de Castilla cuentan con un estado de conservación deplorable e incluso algunas han desaparecido.