คลองทวีวัฒนา เป็นคลองที่ขุดในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 ต่อจากคลองเปรมประชากร เริ่มขุดในปี พ.ศ. 2421 และมีพิธีเปิดคลองเมื่อวันศุกร์ เดือน 6 แรม 1 คำ ปีขาล พ.ศ. 2421 พระราชทานนามว่า คลองทวีวัฒนา ด้วยทรงเห็นว่าคลองที่ใช้เชื่อมแม่น้ำเจ้าพระยากับแม่น้ำท่าจีน ทั้งคลองภาษีเจริญและคลองมหาสวัสดิ์เริ่มตื้นเขิน จึงให้ขุดคลองนี้ขึ้นในแนวทิศตะวันออกเฉียงใต้-ตะวันตกเฉียงเหนือ เพื่อชักน้ำจากแม่น้ำท่าจีนให้ไหลลงทิศใต้ แก้ปัญหาลำคลองตื้นเขิน ดังพระราชดำรัสว่า
อนึ่ง คลองมหาสวัสดิ์ แลคลองภาษีเจริญ แขวงเมืองนครชัยศรี ซึ่งเป็นของพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้ขุดขึ้นไว้นั้น ดูตื้นเสียไปทั้งสองคลอง ..... ถ้าขุดคลองในระหว่าง ให้ตลอดถึงกัน คงจะชักกับแก้ให้หายตื้นไปได้..... บัดนี้คลองนั้นก็สำเร็จแล้ว เป็นระยะคลองยาว 340 เส้น ให้ชื่อว่า "คลองทวีวัฒนา"..... แลบัดนี้ก็ยังได้ขุดต่อไป ..... ไปออกบ้านสี่พระยา แม่น้ำเมืองนครชัยศรี ระยะทาง 540 เส้น ด้วยเห็นว่าเป็นทุ่งว่างไม่มีไร่นา แลเป็นทางตรง สายน้ำจะเป่าลงมาในคลองทวีวัฒนาแรง ได้ลงมือขุดในเดือน 8 นี้แล้ว แลแขวงเมืองสุพรรณกับกรุงเก่าต่อกัน ที่นั้นทำนาเกือบจะต่อถึงกันแล้ว..... ถ้าการนี้สำเร็จทุ่งนาเมืองสุพรรณ กับแขวงกรุงเก่าก็เป็นอันติดต่อกัน
คลองทวีวัฒนาเริ่มต้นจากคลองภาษีเจริญในรอยต่อเขตบางแคและเขตหนองแขม ขุดเป็นเส้นตรงไปในแนวทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ผ่านเขตทวีวัฒนา ออกจากกรุงเทพมหานคร เป็นเส้นแบ่งเขตการปกครองระหว่างอำเภอบางกรวย อำเภอบางใหญ่ และอำเภอไทรน้อยของจังหวัดนนทบุรี กับอำเภอพุทธมณฑลและอำเภอบางเลนของจังหวัดนครปฐม ไปสิ้นสุดที่แม่น้ำท่าจีนในเขตอำเภอบางเลน มีความยาว 35.2 กิโลเมตร คลองทวีวัฒนามีทิศทางขวางคลองอื่นๆ จำนวนมาก เนื่องมาจากลำคลองในละแวกนั้นล้วนแต่ขุดอยู่ในแนวตะวันออกสู่ตะวันตก ชาวบ้านจึงเรียกว่า "คลองขวาง" เช่น ตำบลคลองขวาง (ในอำเภอไทรน้อย) และแขวงคลองขวาง (ในเขตภาษีเจริญ) ส่วนช่วงจังหวัดนนทบุรีและนครปฐม นิยมเรียกว่า "คลองนราภิรมย์" ตามชื่อวัดนราภิรมย์ ซึ่งตั้งอยู่ริมคลองในจังหวัดนครปฐม
ปัจจุบันคลองทวีวัฒนาได้ชื่อว่าเป็นคลองที่ยังมีสภาพแวดล้อมดีที่สุดคลองหนึ่งของกรุงเทพมหานคร เป็นแหล่งท่องเที่ยวเชิงเกษตร พื้นที่ทำนา เป็นที่ตั้งของวังทวีวัฒนาอีกด้วย
