Первоначальные этапы заключения под землю Неглинки во многом были связаны со строительством первого московского водопровода. Во второй половине XVIII столетия Москва получила значительное промышленное развитие. Это самым отрицательным образом сказалось на экологии города. Бойни, живодёрни, заводики по выделыванию кож и другие предприятия потребляли большой объём воды, которая забиралась из ближайших водоёмов, а затем туда же и сбрасывалась. Мусор из города не вывозился, а канализация ещё отсутствовала. В периоды паводков Москва-река и её многочисленные притоки нередко выходили из берегов, и загрязнённые воды, кишащие болезнетворными бактериями, попадали в грунты, делая питьевую воду непригодной для употребления. Вспыхнувшая в 1770 году эпидемия чумы только усугубила и без того катастрофическую ситуацию. В Москве случился настоящий мор, уносящий до тысячи человеческих жизней в сутки. Чума не щадила ни бедных, ни богатых, но если обеспеченные москвичи ещё могли позволить себе отъезд в свои загородные усадьбы, чтобы как-то обезопасить себя от заразы, то фабричные служащие, ремесленники и мелкие торговцы вынуждены были встретиться с чумой лицом к лицу. Москве необходима была чистая питьевая вода, но где её взять?
Озабоченная сложившейся ситуацией императрица Екатерина II изыскала бюджетные средства для строительства московского водопровода, а работы, связанные с его проектированием и постройкой, поручила инженеру-гидротехнику, генерал-квартирмейстеру Фридриху Вильгельму Бауэру. Тот осмотрел и исследовал множество родников, однако все они или давали недостаточный объём воды, или использование их в качестве водозаборных было связано со многими техническими сложностями. Однако инженер обратил внимание на крупнейший левый приток Москвы-реки – Яузу, которая берёт своё начало в непосредственной близости к городу, в селе Большие Мытищи. Благодаря рельефу местности Яуза течёт к самому центру Москвы и имеет устье чуть ниже Кремля. Кроме того, село Большие Мытищи славилось своей чистой и необычайно вкусной ключевой водой. Многие путники и богомольцы, проезжавшие через Мытищи в Сергиев Посад, Переславль-Залесский, Юрьев-Польский и другие города на Ярославском тракте, непременно останавливались в Мытищах «испить чайку». Достаточно вспомнить картину художника Василия Перова – «Чаепитие в Мытищах, близ Москвы». Верстовой столб, батюшка, едущий на богомолье, и нищий солдат, просящий милостыню, переносят нас в атмосферу оживлённой и пыльной проезжей дороги, являющейся основным источником дохода жителей многочисленных сёл и деревень, расположенных вдоль неё. Поэтому и мытищинцы старались заработать на своих родниках. Был пущен слух, согласно которому чистая ледяная вода забила благодаря молнии, ударившей в землю, а источник на этом месте получил название Громовой ключ.
Другая легенда гласит, что в жаркий летний день проезжавшая по тракту Екатерина II захотела пить. Слуги принесли ей воды из ближайшего родника. Попробовав воду, императрица высоко оценила её необычайный вкус и удивительную чистоту. Конечно, всё это не более чем выдумки, пущенные в народ для привлечения усталых путников в знаменитые мытищинские чайные.
Сама природа и текущая в Москву Яуза подсказала Бауэру идею создания самотёчной галереи – канала, по которому вода потекла бы под уклон за 27 километров. Однако проведение изыскательных работ и предварительных расчётов по водоснабжению Москвы было закончено лишь к 1779 году.
В том же году Бауэр подготовил на имя императрицы проект «О проведении чистых вод в Москву». В проекте предлагалось собирать родниковую воду в специальные накопительные бассейны, которые, в свою очередь, соединялись между собой трубами для поддержания одинакового уровня. Также каждый бассейн должен был иметь водовыпуск непосредственно в водопроводную галерею. Сама галерея была сводчатой и выполненной из кирпича. На ней предполагались наземные и подземные участки, акведуки и переходы через Яузу, выполненные из чугунных труб. Чтобы участки, проложенные по поверхности земли, не промерзали в морозы, галерея имела насыпь, сохранявшую плюсовую температуру внутри водопроводного канала. Фрагмент такой насыпи и сегодня можно обнаружить в московском парке Торфянка. Сама галерея была незначительных размеров – 90x135 сантиметров и имела колодцы для спуска примерно через каждые 200 метров. Можно только представить, какую титаническую работу проделали инженеры, рассчитывая равномерный уклон галереи, способный обеспечить поступление воды в условиях пересечённой местности. Трасса Мытищинского водопровода петляла между возвышенностей, а кое-где уходила на глубину более 20 метров, там её строили закрытым способом, а для проведения строительных работ на таких глубинах приглашали итальянских мастеров.