Советский период
В 1943—1947 годах была осуществлена очередная реконструкция Вышневолоцкой водной системы, в ходе которой был построен пятикилометровый Ново-Тверецкий канал между Вышневолоцким водохранилищем и Тверцой, подняты дамбы водохранилища, после чего его площадь увеличилась от 60 до 109 км². На Ново-Тверецком канале, при соединении его с Тверцой, была построена малая Ново-Тверецкая ГЭС, а на Цне, ниже старого Заводского бейшлота (ушедшего под воду) — Новоцнинская плотина и крошечная Ново-Цнинская ГЭС . Данные изменения не были связаны с судоходством и были направлены на обводнение верховьев Волги, где к тому времени была построена Рыбинская ГЭС. Если ранее большая часть вод Цны и Шлины направлялась в Мсту, то теперь воды были развернуты в Тверцу через новый канал. Это, разумеется, привело к тому, что Тверца стала более широкой и полноводной рекой, чем была исторически, и к обратному эффекту для Мсты.
Сооружения Вышневолоцкого гидроузла в настоящий момент обслуживаются ФГУП «Канал им. Москвы».
Описание водной системы
Судоходные каналы
Первым по времени постройки, ещё под руководством голландских мастеров в 1703-1709 годах, был сооружен Тверецкий канал, длиной 2.6 км, соединивший Ладожский и Волжский бассейны. Гранитная обделка левого берега канала выполнена в 1825-1826 годах, правого в 1841 году.
Вторым, в 1719-1723 годах, под руководством М.И.Сердюкова, был построен 1400-метровый Цнинский канал. Прямой канал предназначался для того, чтобы обойти извилистый участок Цны, неудобный для судоходства. В 1810-х годах берега канала получили гранитную обделку. В начале 1840-х годов у истока Цнинского канала, рядом с Торговыми рядами, был выкопан Обводный канал, предназначенный для погрузки в нём судов. На островке, образуемом каналом, позже был выстроен Богоявленский собор.
Низкобортные и плоскодонные барки плохо переносили волнение и ветер, так что плавание по озеру Ильмень было для них опасным. Для направления судов в обход Ильменя было построено два полностью сохранившихся канала. В 1798-1803 годах века был сооружен Сиверсов канал идущий близко к берегу Ильменя и соединяющий Мсту и Волхов. В 1826-1836 годах был построен Вишерский канал, находящийся далее от Ильменя и соединяющий Мсту с Вишерой, откуда можно попасть в Волхов, минуя Новгород. Вишерским каналом пользовался только весенний караван. Оба канала были нерегулируемыми и имели течение в сторону Волхова. Сиверсов канал, прокопанный по болотам, был очень мелок (глубиной около 70 см), и его постоянно заносило.
Водохранилища и резервуары
Для питания системы был предназначено основное водохранилище, находящееся на водоразделе и могущее питать обе стороны системы (Балтийскую и Волжскую), а также вспомогательные водохранилища (резервуары), питающие по отдельности Тверцу и Мсту.
Основное водохранилище - Заводской резервуар (сейчас называется Вышневолоцким водохранилищем), образован слиянием рек Цны и Шлины, подпруженных Цнинском бейшлотом и несколькими дамбами. Водохранилище могло питать как Мсту (через Цнинский шлюз), так и Тверцу (через Тверецкий шлюз). Водохранилище создавалось в несколько строительных этапов, постепенно увеличивая площадь и объем, начиная с 1722 и по 1951 годы. Водохранилище в настоящий момент выглядит не совсем так, как в годы действия водного пути - после реконструкции конца 1940-х годов оно стало приблизительно на 40 км2 больше, чем оно было с конца 1820-х годов. Конфигурация западного, Вышневолоцкого берега осталась близкой к исходному состоянию, но в восточную и южную сторону берега сильно раздвинулись; острова на водохранилище значительной частью ушли под воду; озеро Ключино, ранее обособленное и соединявшееся с основным водохранилищем двумя протоками, теперь практически слилось с ним; Цна, ранее впадавшее в водохранилище у деревни Перерва, теперь разлилась на 4-5 км выше по течению. Старые русла Цны и Шлины, ранее хорошо читавшиеся на мелком водохранилище и отмечавшиеся на старых картах, теперь уже незаметы. Дамба, отделяющая нижнее течение Цны от водохранилища, была поднята; старый гранитный Заводской бейшлот ушел под воду, а ниже его появилась маленькая Ново-Цнинская ГЭС. От конфигурации же первого водохранилища, сооруженного Сердюковым в начале 1720-х годов, на местности не осталось никакого следа; берега этого небольшого (5-6 км2) резервуара полностью оказались под водой в ходе реконструкции 1820-х годов.
Заводской резервуар подпитывался, через Цну и Шлину и помимо них, рядом зарегулированных озер. Озеро Федово (теперь называется озеро Шитово), ранее подпертое исчезнувшим Рвеницким бейшлотом, обмелело и заболотилось; сохранился ведущий к озеру Рвеницкий канал (теперь речка Рвянка) выкопанный в 1770-х годах. Шлинский резервуар (озеро Шлино) продолжает регулироваться перестроенным водоспуском. Озеро Вельё, лежащее выше озера Шлино, соединено с ним через речку Либья искусственным Вельевским каналом, частично сохранившим старое деревянное укрепление берегов; уровень озера поддерживается Вельевский плотиной, перестроенной из старого деревянного бейшлота в 1990-х годах. Строительные работы, проводимые ФГУП "Канал им. Москвы" были остановлены судом по иску местных экологов, причем застройщику было запрещено поднимать уровень плотины (и озера) до отметки, существовавшей до разрушения исторической деревянной плотины.
Мстинский резервуар (озеро Мстино) - единственное водохранилище на судовом ходу, представляет собой естественное озеро, сильно увеличенное за счет подпора Мстинским шлюзом. Резервуар создан в конце 1760-х годов и в дальнейшем не изменялся. Современный бетонный водоспуск подпирающий озеро, находится рядом с заброшенным старым шлюзом. В конце 1840-х годов озеро было разделено на две части ныне исчезнувшим шлюзом. Эта мера позволила свободно и в любое время выпускать в верхнюю часть озера суда, накапливавшиеся в Цнинском канале.
Два резервуара представляли собой небольшие речки, подпертые плотинами. Осугский резервуар, создаваемый бейшлотом при впадении Осуги в Тверцу, и достигавший площади в 6 км2, исчез; на местности слабо прослеживаются оплывшие формы старой плотины. Этот резервуар был единственным, сообщающимся с Тверцой. От крупного Уверского резервуара после разрушения Уверского бейшлота осталось небольшое заболоченное озеро Болонье.
Все остальные вспомогательные резервуары водной системы представляли собой естественные озера бассейна Мсты, подпруженные бейшлотами. Два удаленных резервуара, питавшие Мсту через речку Березайку, сохранились в полной мере. Березайский резервуар, благодаря сохранению бейшлота, продолжает существовать и в настоящий момент называется озером Пирос. Кемецкий резервуар, также сохранивший бейшлот, в настоящий момент называется озером Кафтино. Дубковский резервуар после разрушения бейшлота превратился в маленькое озеро Тишадра; его площадь уменьшилась от 6 до 1.8 км2. Пудорский резервуар сейчас называется озером Пудоро, его уровень несколько ниже исторического, так как перестроенный бейшлот на речке Пуйга частично разрушен. Табоский резервуар теперь называется озером Тобосс, и сохранился в полном размере. Березовский резервуар (сейчас называющийся озеро Имоложье) также сохранил действующий бейшлот и находится в первоначальном положении. Рудневский резервуар (называвшийся в последние годы Карповым прудом) в 2000-е годы слит, его плотина с перестроенным бейшлотом сохранилась; также сохранился и выкопанный в 1780-е Рудневский канал, соединяющий резервуар с вышерасположенным озером Ящино.