Начало двадцатого века ознаменовалось ростом промышленного производства и населения столицы. Тогда выдвигается идея использования рек как источника водоснабжения. Некоторые специалисты предлагали брать воду около Шелепихи, другие – около Мневников, третьи – около села Спасского, что выше загрязняемой речки Ходынки. В итоге правительственная комиссия приняла историческое решение – выбрала для забора воды и строительства водоподъемных и очистных сооружений место около деревни Рублево. Выше нее не было ни фабрик, ни заводов.
Весной 1890 года Городская дума одобрила предварительный проект и разрешила покупать земли для строительства первой очереди Москворецкого водопровода, который должен был доставлять в столицу 3,5 миллиона ведер воды каждые сутки. Строительство предлагалось разделить на несколько этапов: сначала достичь вышеупомянутого показателя, а затем постепенно довести суточный объем до 14 миллионов ведер, предусмотрев при этом 700 ведер в минуту для пожарных на один пожар. 23 сентября городской голова князь Голицын назначил ответственным за строительство Рублевской станции инженера Ивана Бирюкова, который стал и первым заведующим станции.
В 1901 году началось строительство, на следующий год запустили в работу английские фильтры для очистки воды, которые зарекомендовали себя как не самые надежные, особенно в период половодья.
Таким образом, к 1913 году были построены водоприемник, четыре пары водоподъемных машин, 13 паровых котлов, 4 отстойника, 38 отделений предварительных фильтров, 16 отделений английских фильтров, сборный резервуар, воробьевский резервуар, три 36-дюймовых водовода от Рублевской станции до Воробьевых гор. Весь этот комплекс сооружений давал Москве небывалый объем чистой, отфильтрованной воды – 73 800 кубометров, 6 миллионов ведер. К 1918 году производительность увеличили более чем вдвое.
С приходом власти советов началась реорганизация всей коммунальной системы, создано Московское коммунальное хозяйство, одно из управлений которого занималось водопроводом. Важнейшую роль в обеспечении водой столицы продолжала играть Рублевская станция. При этом население уменьшилось почти до миллиона человек, а подача воды осталась на прежнем уровне. Расход воды на одного человека в 1920 году составлял 144 литра в сутки – почти вдвое больше, чем до революции. Ситуация начинает стабилизироваться лишь в начале 1922 года, благодаря принятому комплексу технических и организационных мероприятий.