Bezpośrednią przyczyną budowy kanału była konieczność napełnienia fos zbudowanych w latach 1286–1287 za czasów Leszka Czarnego fortyfikacji miejskich w sytuacji, kiedy nie były w stanie tego zapewnić ani Wisła - ze względu na zagrożenie spowodowania dużych zniszczeń dla miasta w przypadku powodzi, ani płynący północnymi i wschodnimi obrzeżami miasta Prądnik ze względu na łatwość zdobycia terenów przez które płynął dla ewentualnych najeźdźców. Budowa kanału była wielkim jak na owe czasy przedsięwzięciem inżynieryjnym. W jej ramach wybudowano 15 kilometrów koryta po sztucznie zbudowanej grobli. Przebieg Młynówki Królewskiej pokrywał się z naturalnym ukształtowaniem krawędzi doliny Wisły i Rudawy. Pracami przy budowie kanału kierował młynarz Mikołaj Gerlak. Budowa koryta Młynówki ukończona została w 1330 roku. Wybudowany kanał był zabezpieczony szalunkiem z drewnianych ciosów, a brzegi okładane chrustem, który zapewniał czystość wody. W miejscu, gdzie miało się znaleźć urządzenie podnoszące wodę, brzegi zabezpieczano kasztowaniem, czyli obkładaniem ich drewnianymi ścianami z kłód lub tarcic. Koryto Młynówki Królewskiej było regularnie czyszczone, początkowo przez jeńców tatarskich, później natomiast przez opłacanych pracowników.