西湖湖西综合保护工程是以维护和恢复西湖的历史真实性和完整性，改善西湖生态环境，完善西湖风景格局，保护和发掘西湖历史文化资源为目的，保护好西湖的文化遗存和人文景观。一期工程自2000年12月1日实施，于2003年9月30日顺利竣工。基本恢复了这一带历史上曾经有过的大片水面，还其原有的“水随山转，山因水活”的风貌和格局。在金沙港、茅家埠、三台山和赤山埠开挖出总面积近70公顷（约1000亩）的水面，相当于西湖现有水面的11％左右。同时，结合明代杨公堤（西山路）的复建，将金沙港水系与曲院风荷水系沟通，乌龟潭水面与丁家山以南的鱼乐园水面相连，浴鹄湾水面与花港观鱼水面互接，再现清代以前湖西山林与水泽相衔、相映、相融的景观风貌。
经过改造重建，杨公堤景区新建了金沙港、茅家埠、乌龟潭、浴鹄湾四个景区，恢复了风荷御酒坊、赵公堤、上香古道、赵之谦纪念亭等23个历史文化景观，复建了环璧、流金、卧龙、隐秀、景行、浚源六桥，恢复水面共计70公顷，改善和复原了西湖周边的生态湿地。新增绿地八十多万平方米，种植水生植物一百多万株，基本恢复了三百年前的西湖全貌。西山路也重新恢复为杨公堤，形成了“东热南旺西幽北雅中靓”的西湖新格局，整个景区风景优美，空气清新，禽鸟栖息，充满野趣。西湖水延伸到了西湖边几公里的山脚下，经历了重建和修整的23处人文景点散发着浓厚的文化气息。三百年前西湖山水相依、山水环抱的独特景致已成为现实。
湖西水面恢复后，连同它们周边的地带，一起形成了大面积的湿地。在湿地的各个水湾处，种植水生、湿生植物七十多个品种、九万余株，地被植物约二万平方米；湖边、溪流岸边，以及部分绿地也被改造成人工湿地和多功能绿地，整个湖西呈现出风景优美、空气新鲜、禽鸟栖息、充满野趣的生态环境。同时使生长在不同水深度的水生植物形成一系列不同梯度的丰富的植物类群落，对西湖上游几大水源流入西湖的来水起到了过滤杂质、吸收富营养物的作用，从而发挥净化西湖水质的良好功能。这些效果的实现，使湖西地区和整个西湖风景名胜区的风貌格局，都朝着历史上完整的、真实的西湖最佳风貌靠近和回归。因此湖西综合保护工程不仅仅局限于景观空间的塑造，而是一项传承西湖发展历史、保持整个西湖地区生态系统良性循环、保持生物多样性、实现社会环境和地域资源全面整治和整合的综合性工程。
湖西综合保护工程是优化生态环境，改善西湖水质所需。西湖作为一个独立封闭的小型水系，其与周围群山的关系非常密切。西湖在历史上曾经源泉百道，有着丰沛优质的水源补给，并维持着良好的生态平衡。时至今日，由于流域内人口的膨胀以及人们生活生产方式的改变，湖西群山中的水体被人们当作了生活生产水源，超量采用，变成污水后又排入溪中。长此以往，西湖所担负的生态负荷日益增加，并超出了其生态消化能力，湖体的生态关系已经达到了失衡的边缘。
通过西湖湖西综合保护工程，在大范围上对流域范围内居民的生产、生活方式进行合理引导与改变，并实现全流域的截污纳管和管网配水，减少人类活动对环境的污染，在小范围即湖西地区则疏解该地密度过高的建筑和人口，进行合理的生态配置和建设，重塑湿地生态系统，使西湖的入湖水体在此进行一次过滤，达到优化生态环境、改善西湖水质的作用。而湖西地区也将因此而成为锦鳞可数、水草丰盈，环湖地区最有特色的江南湿地生态动植物物种群落基地，并由此形成特色景观资源。
八、维护西湖水体生态平衡
关于生态的问题，一种是以人为中心的观点；另一种观点则认为人的地位不是那么高，追求和一切事物的和谐相处，并通过理解而尊重它们，谋求自己的创造作用。在对待西湖这个问题，同样是这个道理。以往历朝历代，自从认识了西湖对人类社会的作用，就开始了对西湖的治理疏浚工作，但基本是站在一种理解而尊重的立场上，本着和睦共处的原则，发挥人类的创造作用，进行对西湖的疏浚工程。然而从元代开始，开了豪富占湖面为私产自用的先河，那种以人为中心的立场就凸显出来，而且附和声日渐高涨。
从唐代白居易筑堤、开发西湖的风景资源开始，对于西湖的开发、利用和治理，历代的人们一直朝着生态和谐的一面在努力。随着时代的发展、社会的进步、水利事业的发达，人们渐渐摆脱对西湖的依赖，西湖也渐渐变成一种社会发展象征的风景资源被保护下来。但是今天对西湖的保护，从整体上来看，固然是一种回归生态的有效手段，但深入其细节，这中间有很多具体措施还需要进一步的调整。
湖泊水体，是一个复杂的生态系统，这一系统包括湖中的水体、动植物、微生物，甚至包括湖底淤泥以及湖岸的边缘地带。在此范围内生长着的不仅有高等和低等水生植物，还有鱼、虾、蚌、螺等种类丰富的水生动物。它们相互之间，以及它们与湖底、湖岸边缘环境之间，存在着复杂的生态学关系，只有正确处理好其间的关系、种类和数量（有相当一部分是食物链关系），使它们占有各得其所的生态位置，正常行使生态功能，才能逐渐使湖水澄清。从更高的层面看，只有在西湖水域整个生态系统处于良性循环的状态下，才能保证做到自身的可持续发展。
按照当代植物学和生态学的理论，根据西湖曾经大量生长水生维管植物的特征，西湖可以认为是一个“草（质）湖”。然而，在20世纪50年代初期，以挽救濒临沼泽化的西湖为目的，进行了新中国成立后第一次大规模疏浚，水生维管植物大面积灭绝，水生生态系统遭到损害，西湖逐渐由草型湖转变为“藻型湖”，浮游生物控制了整个水生生态系统。又经过几十年各种负面因素的影响，原先水草丛生、清澈见底的西湖，成了富营养化湖泊。在人工控制条件下的西湖难以有效地发挥沉淀过滤、净化污染物、维护生物多样性等生态功能。湖水常年混浊，透明度难以提高，水体感观较差，富营养化问题一直未得到有效解决。这是一个严重影响西湖的声誉、品位和景观功能的生态问题。因此，参照环境保护相关原理，许多学者都提出了用生态方法解决西湖富营养化的思路，调查、研究各种对周围水质具有净化作用的生物种类，协调湖泊中各营养生物种群间的生态关系，利用各种生态学手段，控制某些种群的数量，改善水生生态系统的结构和功能，调节水生生态系统的平衡。
西湖中的水生动植物养殖，历史上以菱茭、荷花与放养鱼类为主。
清代道光年间，杭州本地人，学者张云璈就提出了在湖中养鱼以治湖的方法。他认为鱼能食草，就不会让葑草在湖中蔓延开来。同时，湖中的鱼可以出售获利，其收入可以作为每年整治西湖的费用。他的提议后来被采纳，湖中特意投放鱼类，并禁止湖面养鸭以保证鱼类的生长。
民国时期，在曲院风荷、三潭印月、北里湖水面，都栽种有荷花。涌金门沿湖一带，有聚居之渔村，渔民以从事西湖捕鱼虾、摸螺蚌为生。
新中国成立以后，1950年组织西湖渔民协会，建立西湖养鱼场，开始有计划养殖管理，并对西湖水生物养殖作深入研究。为提高西湖养鱼的产量，还曾试行过分段养殖法，以小南湖、北里湖为精养湖，并在湖中施放牛粪、氨水等肥料，以及投放鱼饲料等。这些投放的肥料和饲料，对西湖的水质，产生了很大的影响，因此试验一年后即停止。