最上川は中流部から下流部に掛けて最上峡や「三難所」のような狭窄部が続き、さらに激しく蛇行していた。加えて春季の融雪などで水量が豊富な上に河況係数（最大流量と最小流量の差。大きいと水害の危険が高い）が大きく、一旦大雨が降ると水害に悩まされた。だが直江兼続の石堤や最上義光の開鑿工事のほかは江戸時代を通じ大規模な治水事業は行われておらず、融雪洪水や豪雨・台風による水害が流域に度重なる被害を与えていた。
明治時代に入ると、最上川にも欧米各国の近代河川工法が導入され、治水事業が本格的に実施されるようになった。契機となったのは1909年（明治42年）4月の融雪洪水である。1919年（大正6年）、内務省による直轄改修計画がスタートしたが最大の懸案は最上川と赤川の分離である。山形県第2の河川である赤川はかつては酒田市で最上川に合流する最上川水系の支流であった。1921年（大正10年）に「赤川放水路建設事業」が着手され、最上川に合流していた赤川は直接日本海に向かって分流させるようにした。赤川放水路は1936年（昭和11年）に通水したが旧流路である旧赤川はそのまま最上川に注ぐ形で残された。
中流部・上流部では1933年（昭和8年）より最上川本川79.0km、支流19.0kmに及ぶ堤防建設を行って山形市・米沢市など主要都市を水害から防除し、上中下流一貫した形での治水整備が開始された。同時に月山山麓部の大量の土砂流出による土砂災害を防ぐ為、内務省は1937年（昭和12年）より直轄砂防事業に着手している。だがその後の戦時体制に伴って事業は次第に遅延・中断を余儀無くされた。また、この時期は秋田県出身の内務省土木研究所長・物部長穂による「河水統制事業」が青森県の浅瀬石川などで実施されていたが、最上川では多目的ダムの建設などは計画されなかった。
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