De Provinciale Waterstaat van Drenthe werd als tak van dienst bij besluit van 7 juli 1876 op 1 augustus 1876 door Provinciale Staten van Drenthe ingesteld. Deze dienst, met één ambtenaar, had zich te bemoeien met de provinciale werken bestaande uit de provinciale straat- en kunstweg van Assen naar de Hilte en 2 bruggen in de bij de provincie Overijssel in onderhoud zijnde grindweg van Meppel naar Zwartsluis *  . Verder was deze ambtenaar belast met het toezicht op de naleving van provinciale reglementen op de waterleidingen, de wegen en voetpaden en die op de water- en veenschappen.

In de daarop volgende periode groeide de dienst naar 13 personen in 1945. Na de Tweede Wereldoorlog werd de dienst belangrijk groter, ook door de overname van kanalen. De advisering van de griffie en het College van Gedeputeerde Staten van Drenthe op beleidsmatig terrein nam steeds verder toe. Drenthe moest in deze periode beter ontsloten worden en er werden dan ook belangrijke werken op het gebied van de wegenaanleg en afwatering tot stand gebracht. De in financiële problemen verkerende N.V. Drentse Kanaalmaatschappij werd overgenomen door de provincie, het beheer van haar kanalen werd per 1 juni 1964 door het College van Gedeputeerde Staten van Drenthe aan de dienst Provinciale Waterstaat van Drenthe opgedragen. Een aantal belangrijke nationale wegen werd onder toezicht van de dienst aangelegd. Deze wegen, later de A28 en A37, werden geruild met het Rijk tegen de rijksweg langs de Drentse Hoofdvaart.
De dienst was jarenlang gevestigd in diverse panden te Assen (provinciehuis, VORK-gebouw, Brink 37 en 39, Torenlaan 7, Beilerstraat 4, gedeelte van het semi-permanente kantoorgebouw achter het gebouw van de Stichting Opbouw Drenthe aan de Stationsstraat (echter niet allemaal tegelijkertijd)) en sinds de opening van het nieuwe provinciehuis aan de Westerbrink te Assen in 1973 aldaar. In 1980 was de ruimte in het nieuwe provinciehuis al weer te klein en een deel van de dienst werd tijdelijk aan de Industrieweg in Assen gehuisvest totdat de uitbreiding gerealiseerd was.