愛河的形成非常的晚，明清之際才有明顯的溪溝出現，成為一條自然河川，於此之前，愛河的本流與支流都在海底，和高雄港的海域結為一體，是一個大型的內陸淺海地區，面積約一百五十平方公里。 台灣島是在地質時間第三世紀後期與第四紀的洪積期，也就是現代沖積層時期上升的，隨後打狗山與半屏山形成高位珊瑚礁的小山，時間約四十餘萬年前，高位珊瑚礁的內陸淺海，就誕生了愛河，這個年輕貌美的小姑娘，如前所言，此時的河溝並不明顯，因為造山運動所致的地層不斷上升，海岸線也不斷退後，再加上沿海地區的淤積作用，低窪地區的河溝終得顯現，溪溝的兩邊，是沼澤、泥灘、鹽湖、與分流交錯存在，這時，前鎮河與後勁溪也同時形成，高雄的三山與三河正式躍上舞台。
愛河隨著歲月的流逝，她有著不同的名稱，最早稱為著歲月的流逝，她有著不同的名稱，最早稱為打狗川，高雄因平埔族的馬卡道族的刺竹文化而稱打狗，這條河被稱為打狗川，可見當時就與高雄的住民發生唇齒相依的關係，而後日人佔領高雄後，嫌名不雅，逐轉換為高雄貳字，於是愛河有了第二個名字─高雄川，自1908年基隆到高雄的火車全線通車後，日本政府開始以三期的築港計畫，開發愛河以西一百七十萬平方公尺為市區，也就是現在的鹽埕區，愛河於是進行了第一次的美容瘦身，縮窄了河面，睿深了河床，開發了愛河的運輸功能，愛河中壯觀的原木溯河而上的景象，成為許多老高雄記憶扉冊裡蕩漾的一頁，愛河搖身變為高雄運河，光復後，政府將運河兩岸闢為河畔公園，逐漸吸引市民以及外來的觀光客來此懸賞浪漫，1948年，市民陳江潘在中正橋附近經營划船所，請詩人呂筆命名為愛河游船所，豎立招牌在橋畔營業，某日颱風過境將招牌中游船所三字吹落，只剩愛河兩字，又巧遇情人於此殉情，留下纏綿緋惻的情書，記者報導時的取景鏡頭後即為愛河二字，一個美麗的錯誤報導“愛河殉情記”，於是成為了高雄人對愛河認知的圖騰，而後，高雄運河之名走入歷史，愛河有了全台灣甚或全世界最美的名字，民國五十七年，楊金虎任市長時，為蔣夫人祝壽再度改名為仁愛河，但高雄人一逕只稱她為愛河，民國八十一年，市議員陳武勳在議會提議，終於又要回了愛河的名字，愛河還會有別的名字嗎？這恐怕不是件容易發生的事，因為她已經成為高雄生命記憶的主體。
愛河原本是淺溪，沒有統一名稱，下游水道漫漫，日治時期，乾季時學童可以脫光上衣，赤足從鹽埕區涉水到對岸苓雅寮公學校上學，當時河口寬度兩百公尺以上，現在五福橋長度一百一十公尺，河道最寬一百二十四公尺，上游僅十公尺左右，河口水深有三公尺。
主流河段舊名稱有：
⊿苓雅寮：河口東岸，原名是苓雅寮，為漁民卜居之地，因用苓仔(竹罟)捕漁得名，河口有沙洲叫苓洲，日治時林賞向日政府建一座木橋，叫苓雅橋，是高雄橋的前身，過橋要收費。
⊿頭前港：愛河河口兩岸一帶，今鹽埕區府北里的河段名稱。
⊿後璧港：愛河河口分流道的名稱，自今建國橋一帶分出支流，延建國路流向壽山山腳，到哈馬星舊火車站附近入海，後來加蓋稱大溝頂，崛江是其入海地段，崛江的日文意思是壕溝，日人築港時挖取港底泥沙填築而成。填土後在此興建碼頭倉庫，也是日人的宿舍區，後為舶來品市場。
⊿七吼橋：今自由橋旁，是清代左營舊城，凹仔底通往灣仔內和鳳山縣城的重要橋樑，傳說是乾隆年間湘軍所建，橋墩有七孔而得名。
⊿船仔頭港：天祥路鼎新橋一帶，船仔頭是碼頭的意思，清代先民步行到此搭舢板，水路運輸從這裡開航。
⊿寶珠溝：先民認為此段溝水有如甘露，旱季用以灌溉農田，故名。
⊿烏魚仔港：於今中央果菜市場旁，農民在此興建土壩，涵蓄雨水，大潮時，海水可以漲到這裡，烏魚汛期來臨，游至寶珠溝處無法再上行，以為烏魚迴游到此，故名。
⊿大港溪運河：發源於五塊厝，林德官田野，經三民區灣仔內，在七賢橋旁注入愛河，光復後此河段曾截彎取直。
⊿大港：火車站前河段，過去因盛產鯉魚出名。
愛河的流域，上游的源頭起於高縣仁武鄉的八卦寮，接引曹公圳的灌溉之水，由高速公路涵洞流至榮總處進入高雄市，流經高雄市左營、三民、鼓山、鹽埕、前金、苓雅等區之後注入高雄港，昔日的主河道約為今日的兩倍寬，於日治時期因都市開發而逐漸縮減，今長約12公里，支流目前有六條，為：左營地區的葫盧尾圳，文藻外語學院後方的檨仔林埤，榮民總醫院附近的七番埤，七賢國中附近的二號運河(三塊厝溪)等，現有部份河道已被加蓋闢建成公園綠地或道路使用。
愛河原本為一溪流，當地人通稱為溪仔，並未有一固定或統一的名稱。與其居民的關係，早期為農、漁、交通等的互動。由於愛河水源充足，打狗平原深得灌溉之利，因此盛產稻米、蔗糖、鳳梨等作物；漁類方面除一般魚、蝦之外，冬至前後有烏魚，於大潮時刻，烏魚甚至隨著海水由高雄港，往上游入高雄川到達烏魚港仔(今三民區民族路與建工街交會處之大港橋以西一帶，直至1955年(民國 44年)，每年冬至前後，居民仍可在該處捕獲烏魚，可見當時高雄川，高雄港仍未受多大污染。
愛河的源頭在高雄縣仁武鄉八卦寮埤，後經由清代知縣曹謹修築曹公新圳完成後，愛河與高屏溪產生關連，成為早期重要的灌溉渠道。上游的範圍是從民誠路以北至八卦寮埤一帶。在清代時期，於現在文藻外語學院前附近，有一小港口，稱為船仔頭港，是愛河航運的終點，當時附近居民對外的主要交通要道之一。
愛河的中游，範圍由建國橋以北至明誠橋之間，此河段在清代時期，包含龍水港、田尾港、烏魚仔港(寶珠溝)、七吼橋及內惟埤等重要人文景點，龍水港在現在龍水路附近，是昔日通往鳳山舊城的重要水路。早期在中游處建有田尾橋，是左營舊城前往鳳山新城的必經橋樑。烏魚仔港在目前果菜市場附近，早期烏魚汛期間有些烏魚會上游至此，故得此地名。此河段在民國50年代是高雄地區重要的儲木池所在。
此河段中有一座類似關渡大橋的鋼構紅色鐵橋─中都橋，旁邊有南台灣最早設立的磚窯場，在其上游不遠處有鼓山運河可直通台泥高雄廠，此運河曾是日治時期運煤等和紅土等工業原料之要道。內惟埤原是高雄市最大的埤塘溼地，有渠道通往愛河，現開闢為文化園區，園內有美術館，戶外雕塑展示及濕地公園。