Las primeras alcantarillas de la antigua Roma fueron construidas por Tarquinius Superbus alrededor del siglo VII a.C. Consistían en un sistema de canales a cielo abierto que drenaba el agua de los pantanos en el fondo de los valles de las siete colinas (tierra inhabitable en ese entonces) y la transportaba al Tíber. Estos sistemas de drenaje evolucionaron lentamente y los romanos finalmente construyeron un complejo sistema de alcantarillas
cubierto por piedras, similar a los drenajes modernos. La evacuación de las letrinas se realizaba hacia el sistema de alcantarillado principal y luego, a través de un canal central, al río o arroyo más cercano.
El segmento más sofisticado del sistema de alcantarillado romano fue la Cloaca Máxima cubierta, el colector más grande entre los diversos colectores de aguas residuales. Construido primero como un canal de agua dulce abierto, alrededor de los siglos II y I a.C. se transformó en un monumental túnel subterráneo con paredes de toba y bóvedas.
Conocida como la «máxima cloaca» de Roma (traducción literal de su nombre), la Cloaca Máxima es una obra maestra de la ingeniería hidráulica y la arquitectura. Es uno de los artefactos sanitarios más impresionantes del mundo antiguo, que proporcionó el drenaje necesario para la creación del Foro Romano y se convirtió en la pieza central de una red de saneamiento que brindó servicios de higiene a las colinas alrededor de Roma. Un grabado de Piranesi muestra el colector, tal como lucía en 1778, donde las aguas residuales se vertían al río Tíber cerca del Ponte Palatino.
Sin embargo, con el tiempo el río Tíber llegó a estar sumamente contaminado, lo que causó graves problemas para los romanos que usaban su agua para beber, cocinar, lavar y otros fines. El vertido de las alcantarillas aguas abajo de la ciudad no fue suficiente para garantizar una adecuada calidad del agua aguas arriba.
Además, debido a que el sistema de drenaje transportaba aguas negras y escorrentía urbana (es decir, era un «sistema de alcantarillado combinado»), durante fuertes precipitaciones subía el reflujo por las grandes aberturas a lo largo de las calles, exponiendo así a los romanos a las aguas residuales.
Para drenar el agua de lluvia de las calles hacia la Cloaca, los romanos construyeron drenajes circulares especiales en forma de grandes máscaras, que representaban a los dioses del río tragando agua (la famosa Boca de la Verdad era probablemente una de ellas). Otro rasgo distintivo del sistema de alcantarillado romano fue la tarifa establecida para el uso de las letrinas públicas o el alquiler de orinales, lo que lo convierte en uno de los primeros ejemplos históricos del principio de «usuario-pagador» para los servicios de saneamiento.
Un estudio de 1889 de la Cloaca Máxima y otras alcantarillas llevó a la restauración de ciertas partes que podían ser conectadas al sistema de alcantarillado «moderno» y ser utilizadas en un proyecto que sigue beneficiando a Roma hasta el día de hoy.