1908年（清光緒三十四年）前后，京城接連發生火災，損失慘重，慈禧太后大為光火。當年三月十八日，清農工商部的溥颋、熙彥、楊士琦上折，奏請建自來水。不到十天，慈禧太后允諾此事，成立了“京師自來水股份有限公司”，周學熙成為公司首任總理。

因為火災，自來水通進了北京城。周學熙招商集股，先從天津官銀號撥出股本銀50萬兩，作為興辦自來水公司的專款，并每年從該銀號撥銀15萬兩作保息，以保障公司信譽，剩余的資金以投資入股的方式在民間籌集。

要建廠，必須找到合適的水源。周學熙多次親自勘察，測定位于今朝陽區的孫河水味道甜美，源流不竭，且兩岸多為麥田，是理想的京師自來水水源。周學熙決定在孫河與東直門修建兩座水廠，設備器材由德國進口。

1908年底，光緒、慈禧相繼離世，施工管線和出殯路線撞了車，工程給“國喪”讓道，挖好的線溝被重新掩埋，待出殯結束后，再挖開繼續施工，工程修了近兩年。1910年3月，姍姍來遲的自來水初入京城。史料記載，北京早期的供水方式共有三種：一是在街巷之中安裝自來水公用水站，用戶親自前往，憑票購水。二是由公司雇用水夫，給離公用水站較遠的百姓家送水。三是大戶人家修建管線，把自來水直接引入家中，不過這些管線材料花費往往超過百元，價值不菲，普通人根本負擔不起。

擰開龍頭就有水，自來水成了街談巷議的話題，看熱鬧的多，捧場的少，全市480個水龍頭每天的生意少得可憐。京師自來水股份有限公司在《愛國報》、《白話報》等多家京城大報上刊登廣告，還不時地搞些促銷。經過一段時間的“科普”，買水的人漸漸多了。

清朝覆亡后，由于政局不穩，1910年后的39年間，北京自來水業并未快速發展。至1949年新中國成立前，北京沒有新增設的水廠，城區供水普及率只有30%，日供水能力僅5萬立方米。用上自來水，對于多數京城百姓來說，還是一件可望不可及的“奢侈事兒”。