Le canal Saint-Martin est un canal de 4,55 km de long situé entièrement dans les 10e et 11e arrondissements de Paris. Il relie le bassin de la Villette — et au-delà le canal de l'Ourcq — au bassin de l'Arsenal (le port de plaisance de Paris) qui communique avec la Seine. C'est un canal de petit gabarit dédié à l'origine à l'adduction d'eau potable dans la capitale. Inauguré en 1825, il comporte neuf écluses et deux ponts tournants pour une dénivellation totale de 25 m.
Avec le canal de l'Ourcq, le bassin de la Villette et le canal Saint-Denis, il constitue le réseau des canaux parisiens, long de 130 km, qui appartient à la Ville de Paris. Le canal Saint-Martin est inscrit monument historique depuis le 23 février 1993.
Ce site est desservi par les stations de métro République, Goncourt et Jaurès.
L'entrée du canal est constituée par la double écluse de la Villette située place de la Bataille-de-Stalingrad, près de la rotonde de la Villette.
Dans sa partie à ciel ouvert, il est bordé par les quais de Valmy et de Jemmapes, au bord duquel se trouve le fameux hôtel du Nord, rendu célèbre par le film du même nom de Marcel Carné (1938). Pourtant, le film a été tourné aux studios de Billancourt où le décor du canal a été reconstitué par Alexandre Trauner.
Le canal Saint-Martin est ensuite couvert à partir du boulevard Jules-Ferry (couverture réalisée en 1907). Il passe ensuite sous le boulevard Richard-Lenoir, et enfin sous la place de la Bastille (couverture réalisée en 1862) pour s'ouvrir sur le port de l'Arsenal.
Le canal Saint-Martin sert essentiellement au transport de passagers pour des croisières touristiques et peu pour le transport de marchandises. Il est ouvert 363 jours par an et il est prisé des Parisiens pour se promener et même pique-niquer sur ses berges.
Sous l'Ancien Régime, les Parisiens ne bénéficient que d'un faible approvisionnement en eau potable et souvent de mauvaise qualité (pollution de la Bièvre, de la Seine), malgré l'existence d'aqueducs et de puits.
Napoléon Bonaparte, alors Premier consul, décide, en 1802, de remédier à cette situation afin d'éviter de nouvelles épidémies dues aux mauvaises conditions d'hygiène (dysenterie, choléra). Gaspard de Chabrol, le préfet de la ville de Paris, propose alors que l'on reprenne un projet de canalisation de l'Ourcq (prenant sa source à une centaine de kilomètres au nord-est de Paris) datant déjà du XVIe siècle.
La création du canal Saint-Martin est décidée par la loi du 29 floréal an X, avec celle des canaux Saint-Denis et de l'Ourcq. La construction des canaux est retardée par la situation de la France entre 1809 et 1815. Puis Louis XVIII relance le projet en y confirmant l'ingénieur Pierre-Simon Girard. Il faut trouver des financements : le préfet Chabrol propose de recourir à des capitaux privés. En 1818, la Compagnie des Canaux de Paris se crée. Elle remporte l'adjudication ouverte par la Ville de Paris en novembre 1821 pour la construction du canal Saint-Martin en concession privée, pour un montant de 5,4 millions de francs de l'époque. Aussitôt, une nouvelle compagnie, la Compagnie du canal Saint-Martin, est créée pour mener à bien le chantier. Le préfet de la Seine pose la première pierre le 3 mai 1822. Le nouveau canal est inauguré par Charles X le 4 novembre 1825.
Le canal connaît son âge d'or du XIXe au milieu du XXe siècle, et la circulation y est intense : le canal Saint-Martin apporte non seulement de l'eau potable à la ville, mais aussi des marchandises, de l'approvisionnement (céréales) et des matériaux de construction jusque dans le cœur de Paris. Les deux principaux ports disponibles sur le tracé du canal intra-muros sont le port de l'Arsenal et le bassin de la Villette.
La concurrence du transport routier et ferroviaire met à mal le transport fluvial dès les années 1960, causant une chute du trafic sur les canaux parisiens et, par conséquent, une disparition des usines, entrepôts et ateliers, ainsi que de la population ouvrière longeant le canal.
Le canal faillit disparaître, au début des années 1970, lorsque le Conseil de Paris voulut adopter un projet d'autoroute urbaine à quatre voies devant emprunter son tracé. Ce projet fut vite abandonné.
Pendant l'hiver 2006-2007, l'association Les Enfants de Don Quichotte y installe quelques 200 tentes pour alerter l'opinion sur les conditions de vie des sans domicile fixe. Cette opération a un grand retentissement médiatique, mettant en avant les problèmes de mal-logement.