В 1786-1787 годах Вышневолоцкую систему реконструировали. Деревянные сооружения заменили на гранитные, а вдоль системы устроили бечевники - идущие вдоль водной трассы дороги для буксировки судов на бурлацкой или конной тяге. Ширина судоходных отверстий на всех полушлюзах увеличилась до 10,6 м. Проведенная реконструкция системы существенно улучшила судоходные условия, в результате чего загрузка судов в весенний период стала достигать 90 т, а в меженный период – 65 т. Общий объем перевозок увеличился до 300 тыс. т., количество судов проходило за навигацию от 4,5 по 5 тыс. единиц.
В 1790 году в «Путешествии из Петербурга в Москву» Александр Радищев писал: «Никогда не проезжал сего нового города, чтобы не посмотреть здешних шлюзов. Первый, которому на мысль пришло уподобиться природе в ее благодеяниях и сделать реку рукодельной, достоин памятника для дальнейшего потомства».

Постройка Мариинской и Тихвинской систем в начале 19 века не уменьшила значение Вышневолоцкого пути. Две новые системы приняли на себя избыточный грузооборот. Переломным для Вышневолоцкой системы стал 1852 год. В этом году состоялось открытие Николаевской железной дороги. Грузы с Волги стали оседать в Твери. Оттуда их отправляли в Петербург по железной дороге. В 1889 году Вышневолоцкая система как транзитный водный путь перестала существовать. На ней осталось только местное движение и сплав леса.
Во время Великой Отечественной войны Москва испытывала острую нехватку электроэнергии. Пуск дополнительной воды из Заводского водохранилища увеличил бы выработку электроэнергии Иваньковской, Угличской и Рыбинской ГЭС. В декабре 1943 года Государственный комитет обороны принял решение о переустройстве Вышневолоцкой системы. Был прорыт Новотверецкий канал с пропускной способностью 100 м3/с. Наращивались и переустраивались сооружения, подпирающие Заводское водохранилище. Были построены новые плотины на реках Цне и Таболке. Для защиты от затопления трассы Москва-Ленинград и поселка Красномайский возвели дамбы. Это позволило увеличить объём водохранилища в два раза. В 1949 году начала давать электроэнергию Новотверецкая ГЭС, построенная на новом канале.

С 1964 по 1999 годы проводились реконструкции Старотверецкой, Нижнецнинской, Шлинской и Вельевской плотин. Последние три были перестроены из гранитных и деревянных в железобетонные.
В 2006 году на привокзальной площади Вышнего Волочка установили памятник, посвященный Вышневолоцкой водной системе. В его композиции Михаил Сердюков знакомит Петра I с проектом будущей реконструкции.

Основным назначением Вышневолоцкой водной системы в настоящее время стало аккумулирование и перераспределение водных ресурсов бассейна р. Мсты на Волжский и Балтийский склоны. Система обеспечивает водой Волжский склон для нужд энергетики, водного транспорта и улучшения водоснабжения Москвы. Попуски на Балтийский склон используются для промышленного и коммунального водоснабжения, рыбохозяйственных и экологических целей и для поддержания уровней на каналах водораздельного бьефа в г. Вышнем Волочке. Каналы городского бьефа общей длиной 32 км дали Вышнему Волочку огромный прирост населения и повод именоваться «Русской Венецией».В состав гидросооружений, образующих и поддерживающих уровень Вышневолоцкого водохранилища, входят Новотверецкая ГЭС, Новоцнинская плотина, плотина на реке Таболке, Ленинградская дамба, Красномайские дамбы №3 и №4, водосливной порог на реке Садве. В административном отношении сооружения расположены в городе Вышнем Волочке и Вышневолоцком районе Тверской области. Общая протяженность напорного фронта Вышневолоцкого водохранилища составляет 11,5 км.