Marie François Eugène Belgrand naît à Evry-le-Chatel, dans le département de l’Aube, en 1810. A l’âge de dix-neuf ans, il entre à l'Ecole polytechnique et, comme nombre de ses camarades, participe aux journées insurrectionnelles des 27, 28 et 29 juillet 1830, les Trois Glorieuses, qui voient la venue sur le trône de Louis-Philippe, duc d'Orléans. En 1831, Belgrand entre à l'Ecole des ponts et chaussées et en sort avec le titre d’ingénieur. Il est peu après affecté dans les départements du Puy de dôme, puis de la Côte D’Or.

Là, l’ingénieur observe la crue d’une petite rivière, qui détruit les travaux de construction d'un pont. La géologie, et de ce fait l'hydrologie, ne font pas partie du domaine de l’apprentissage de l’ingénieur, pourtant, suite à cet incident, Eugène Belgrand se lance dans l’étude des relations entre la constitution géologique du sol et le régime des eaux. Nommé à Avallon, dans l’Yonne, en 1845, il transmet à François Arago, alors secrétaire perpétuel de l'Académie des sciences, ses Etudes hydrologiques dans la partie supérieure du bassin de la Seine. Ces travaux pionniers lui permettent d’établir sa réputation de savant.

Poursuivant ses recherches, l’ingénieur publie en 1849 la description complète de la distribution d'eau d'Avallon. Deux années plus tard, il fait paraître la carte géologique de l'arrondissement d'Avallon. Ces travaux inaugurent une série d'études hydrologiques qui l’occupera trois décennies durant. C’est alors qu’Eugène Belgrand fait la connaissance de Georges Eugène Haussmann, qui est depuis 1850 le préfet de l'Yonne. Ce dernier, devenu préfet de la Seine, le nomme ingénieur en chef des Ponts et Chaussées en charge du service de la Navigation de la Seine entre Rouen et Paris. Au sein de l’administration de la ville de Paris, l’ingénieur est également chargé d'étudier les possibilités de développement de l'approvisionnement en eau de la capitale.



Quelques projets d'amélioration du service des eaux à Paris existent déjà, qui prévoient de prélever de l'eau directement dans la Seine. Haussmann s'oppose personnellement à cette idée. Si le contrôle de la Ville de Paris sur la quantité et la qualité des eaux distribuées à ses habitants lui paraît indispensable, le préfet de la Seine est également convaincu que seules les eaux de source, même lointaines, sont capables d'approvisionner Paris en eau potable. Le 1er janvier 1856, Eugène Belgrand est nommé directeur du Service des eaux de la Ville de Paris. Et les études de l’ingénieur concluent à la possibilité d'amener les eaux depuis les sources de la Somme et de la Soude, un projet finalement abandonné en 1859.

Cependant, les besoins en eaux des Parisiens se sont accrus, suite à l’extension territoriale de Paris ainsi qu’à la croissance importante de sa population dans la première décennie du Second Empire. Aussi, le 20 avril 1860, le préfet Haussmann présente un troisième Mémoire sur les Eaux de Paris, un rapport dans lequel il forme cette fois-ci le projet de dériver les eaux de la Dhuys et du Surmelin, des rivières situées à l’Est de la capitale. Le 4 mars 1862, est publié le Décret de déclaration d'utilité publique de ce projet, les travaux de construction de l'aqueduc prévu par Eugène Belgrand et son adjoint Adolphe Vallée s’échelonnant du mois de mars 1862 au mois d’août 1865. L'aqueduc, qui relie Pargny, la Dhuys et le réservoir de Ménilmontant, mesure en effet 131 km de longueur.

Ce chantier à peine terminé, le préfet Haussmann rend public un quatrième Mémoire sur les eaux de Paris. Il s’agit cette fois-ci de construire un aqueduc dérivant les eaux de la Vanne, dont les sources - celles de la Bouillarde d'Armentières, du Bime de Cérilly, de Flacy, de Chigy, du Maroy, de Saint-Philibert, de Malhortie... - ont été acquises par la municipalité parisienne depuis 1860. Ces nouveaux travaux de construction, commencées en 1867, arrêtés pendant la guerre franco-prussienne de 1870-1871, s’achèvent le 12 août 1874, jour où l'eau de l'aqueduc de la Vanne arrive au réservoir de Monsouris. Avec les 40.000 mètres cubes d’eau potable venue du Surmelin, c’est 120.000 autres mètres cubes qui sont mis à la disposition de la consommation des Parisiens. Haussmann affirme alors qu’il " tient à rapporter le mérite de ces résultats heureux à Monsieur Belgrand ".

En 1867, ce dernier reçoit le titre de Directeur des eaux et égouts de Paris. Il dirige alors la réalisation du grand réseau d'égouts qui contribue à l'assainissement de la capitale. En effet, parallèlement aux travaux réalisés en surface, la création de grandes artères qui permettent une circulation plus commode à l’intérieur des murs de la capitale, sont creusées de nouveaux réseaux de canalisation, d’évacuation des eaux usées. Ainsi, Eugène Belgrand réalise une œuvre d’hygiéniste, le gigantesque cloaque qui préexistait à ses travaux, parcouru par le fugitif Jean Valjean dans le roman de Victor Hugo Les Misérables, aboutissant directement dans la Seine ! Douze années durant, Eugène Belgrand dirige également le service hydrométrique du bassin de la Seine, qui permet notamment d'établir désormais un système d'annonce des crues du fleuve. 



Nommé membre libre de l'Académie des sciences en 1861, il reçoit, en 1871 la croix de commandeur de la Légion d'honneur, pour avoir continué à assurer durant le siège de Paris " le mouvement des eaux, des égouts et des vidanges ". Dans les années qui suivent, l’ingénieur publie trois grands ouvrages formant le commencement d'une histoire des travaux souterrains de Paris : une Etude préliminaire sur le régime des eaux dans le bassin de la Seine en 1873, Les Aqueducs romains en 1875, ainsi que Les Anciennes Eaux. Eugène Belgrand décède à Paris, le 8 avril 1878.