由于西湖周围已经很难找到堆放湖中淤泥的场所，因此当时大规模的疏浚，很难找到合适的堆泥场所。基于这一实际情况，从1985年起，西湖疏浚被列为一项长年实施的常规工程。根据专家估算，西湖湖面因为降尘、垃圾、湖底藻类、动物尸体等形成的有机碎屑，积量后每年能产生2.2万立方米的淤泥。因此西湖水域管理处采用小型反铲式挖泥船、非自航泥驳辅以人工卸泥的方式，将每年的挖泥量控制在2万立方米左右，主要对各船码头和沿岸淤积严重的地块进行局部性疏浚，在一定程度上缓解了西湖水域局部湖面的淤积。
但在这一时期，西湖水域又出现了一个新的严重问题，即水质的劣化，也就是湖水的富营养化问题。从20世纪50年代后期到90年代末，尽管有关部门为西湖水质的改善，采取了环湖污染企业迁出或停产、游船动力的改造、疏浚底泥辅以合理养鱼、湖面清卫、环湖截污、驳岸、引水等重大措施，以及1998年12月1日起的禁磷措施，等等，虽然治理取得了很大的成效，但尚未能完全达到预期目标，西湖水质的好转进程十分缓慢，水质污染程度仍居高不下，湖泊总体上仍处于富营养化状态。在建国以前，西湖湖底虽浅，但湖水的透明度仍在0.5米以上，清澈见底，但建国以后透明度就降到了0.3米，水质当然也不能和过去相比。北宋苏轼浚湖的时代，用湖水酿造官酒盛极一时，朝廷每年可得西湖酒税20万缗。而现在的湖水，哪里谈得上酿酒！因此，解决西湖的富营养化问题成了当务之急。
出现湖水的富营养化现象，原因是多方面的。在自然生态系统中，影响西湖流域生态环境的因素很多，诸如地表及地下径流的自然地理条件，地质环境污染，土壤地球化学特征，季风、降雨、气候等因素的周期性变化，水土自然风化和流失，以及西湖底泥的污染，等等；此外，在社会生态系统中，人类生产生活活动造成的气、液、固三废污染及其不规范的排放，等等，都会造成湖水的污染。
根据湖泊水域生态系统的生物化学转换过程，水环境专家认为西湖湖底淤泥的释磷是造成湖泊水体富营养化的重要原因。据对西湖湖底泥层的调查研究发现，西湖底泥的平均深度为0.5米左右，有明显的分层现象，可分为表层流动层、软泥层和硬泥层（底基层）三层。表层为流动和半流动的香灰泥，泥质较轻；软泥层不能流动，微粘，有可塑性；底基层有强粘性。上面两层淤泥的比重较小，沉积物的颗粒度比较细，因此沉降速度很慢。每当游船过处，在风浪和船只的频繁搅动下，湖底表层的轻质淤泥就不断泛起，久久不能恢复清澄，而蓄积在淤泥中的溶解态磷就会迅速释放，直接进入水体。
从国内外的治理经验来看，国外如日本的琵琶湖、霞浦湖，德国的莱茵河，英国的泰晤士河等；国内如北京的昆明湖，南京玄武湖，昆明滇池，湖南洞庭湖等，主要的治理对策均是疏浚开挖底泥，除去上层的浮层淤泥和软泥层，以有效地降低沉积物中氮磷等营养物质、重金属和有机物等污染物的含量。因此，要彻底解决西湖水体的富营养化问题，除了进行截污引水等环境综合治理外，关键措施是对湖底淤泥的疏浚。
在这样的情形下，杭州市政府决定实施第三次对西湖的大规模疏浚。
第三次疏浚从20世纪90年代开始。1991年，杭州市政府开始着手准备西湖底泥大规模疏浚方案，从1991年至1999年，前后历时8年，其间做了大量的调查研究，进行了多项测试，汲取了国内外众多成功与失败的经验，对疏浚方式、淤泥处置及利用均作了大量的研究和对比，先后提出了十多套方案。
1998年11月，西湖水域管理处与中国科学院东海研究站合作，通过类似“超声波”原理的机器，深入湖底探测，测出西湖湖底淤泥中流动层和软泥层的平均厚度约为0.5米，乘以当时的西湖面积，得知西湖淤泥的库容量为267万立方米。因此确定这次疏浚的深度应定在0.5米，疏挖的泥量为267万立方米，疏浚后的西湖平均水深至少要达到2.15米。
1999年3月，杭州市园文局成立西湖疏浚工程指挥部，专职负责第三次疏浚工程的实施。1999年12月，工程正式开始。这次疏浚工程的规模是：疏浚西湖底泥267万立方米，疏浚后西湖平均水深达到2.15米以上，水质基本达到国家景观水体B类标准。全部疏浚一次规划设计，前后两期实施，工程总投资控制在2.35亿元以内。
和历史上的历次西湖疏浚不同，建国以后第三次疏浚中最麻烦的问题，并非疏浚工程的具体实施以及资金来源问题，而是疏浚出来大量淤泥的堆放场所问题。
西湖历史上几十次大规模的疏浚，所挖掘的大量湖泥，大多被堆放在西湖周边地带，或者直接就堆成湖上的堤和岛，从而为西湖景观建设提供了空间。然而，到了现、当代，随着城市化的迅猛发展，促使城市湖泊周边的土地价格节节攀升，西湖周边再也不会像当年那样，可以很轻易地找到就近堆放湖泥的空隙地带了。因此这次大规模的疏浚，最主要的问题便是选定挖出淤泥的堆放地。在经过多次实地调查、分析研究以后，最终选择了江洋畈为这次疏浚的一期工程的淤泥堆放场地；而二期工程的淤泥堆放场地则选择在距离更远的滨江二号区块和四堡污水处理厂。
由此，从1991年起至1999年底，在前期大量准备工作的基础上，最终确定第三次疏浚的方案为：以吸式疏浚为主、铲斗式疏浚为辅，底泥用明敷管道送至堆泥场自然脱水干化的方式进行。全部工程分两期实施，一期工程于1999年12月动工，2000年9月完成，历时9个月，对底泥的总疏浚量为100万立方米。
在一期工程施工期间，二期工程各项前期工作同步进行积极筹划。二期工程于2002年2月中旬开始，2003年4月结束，为时一年多，整个工程共疏浚西湖底泥340万立方米。
这次疏浚工程方案采用吸式疏浚为主，铲斗式疏浚为辅，底泥用明敷管道输送至堆泥场进行自然干化。淤泥堆放采用“先近后远、集中堆放、多点排放”相结合的方法。湖泥被绞吸起后，通过湖中浮管与沉管把底泥送至长桥边，然后从长桥沿玉皇山前路、人防通信隧道至江洋畈山谷；待江洋畈山谷堆满后，输泥管穿越浙赣铁路至滨江大道绿化带，沿绿化带至滨江二号区块和四堡污水处理厂，途径钱江三桥时预留排放口，以供三桥公园填土用。
一期工程采用海狸750型绞吸式挖泥船，疏浚范围为外湖的大部分湖区；二期工程采用海狸1200型环保绞吸式挖泥船，对剩余的其他湖区进行疏浚。底泥疏浚步骤分为湖中疏浚、淤泥输送、中途加压和淤泥堆放四部分。底泥进入蓄泥库后，形成自然沉积，库区内的沉清水域，在泥水基本分离后，上层清水通过溢流口溢出。