第四单元“神工当惊世界殊”介绍了运河的工程技术。大运河连续水路之长，跨过区域间天然环境差异之大，是世界任何运河无法比拟的。它的开凿、运用、处理、维护等，充分表现了我国古人的思维和智慧，由此造就了丰厚多样的水利工程，是世界运河工程史上的里程碑。

　　《河防一览图》图中方位上南下北，所绘黄河，起自源头星宿海，直至云梯关入海。运河北起北京，中与淮河、黄河交汇，从瓜洲过长江，经京口、姑苏、嘉兴，达浙江省会杭州。沿岸两头首要山川城镇均有注记;险峻地段逐一注记发生水患的地址、年月日期和构筑堤、坝、闸、堰和缕堤、遥堤、滚水坝等处理办法，并绘图以示后人。

　　清代黄、运两河处理凌乱， 局势多变， 职责严峻， 雍正年间， 先后将河督分为江南河道总督、河东河道总督、直隶河道总督， 分段处理江南运河、山东河南黄运两河、直隶北河。该册记载了处理河东河道所用的部分工料。

　　最后一单元“因河而兴文明盛”讲述了大运河为运河沿线城镇带来的活力。《卢沟运筏图》《天津天后宫过会图》等一系列展品展示了运河地域文明的明显特色，以及运河交流带来的文明融合，既异彩纷呈，又融会贯通，效果了大运河文明的绚烂与光芒。