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大正九年(西元1920年)日本政府在今日雲嘉南地區修建嘉南大圳，這項工程是引濁水溪與曾文溪之水源，透過技術來灌溉這個區域的農田。嘉南大圳在台南建有一座烏山頭水庫來與濁水溪做水源調配，因此只在林內做攔截溪水的攔水壩。這些溪水的引進都是農田灌溉而做，因此雲林地區若要提供飲水，則必須另行建蓋飲水相關設施。
虎尾貯水塔的建蓋基本原因是在於此。然而還有其他原因促使虎尾貯水塔積極的在昭和五年(西元1930年)建蓋，原因如下：
一、虎尾庄日籍人口急遽增加須設置飲水設施。
二、大日本製糖株式會社虎尾製糖所台灣製糖工場擴廠，需大量的水力。
三、主要因西元1920年代末期霍亂等流行病盛行，衛生單位認為須加緊改善飲水與衛生品質。
虎尾貯水塔於昭和四年(西元1929年)開工建造，於隔年落成使用，水源來自於抽取地下水，管理單位為虎尾水稻事務所，因此，虎尾當地人稱水道事務所所在地區為水源地(虎尾水源地在地方為正是行政區域名稱)，而貯水塔則暱稱「水道頭」。由於當時虎尾地區自來水尚未普及，除了製糖工廠、公務機關、公共場所及學校等比較普遍裝設外，只有日本人和地方士紳裝設的起，因此設立初期，在虎尾庄大月一萬三千餘人使用自來水，換句話說，除了鄉下地區，虎尾街上的人家自來水使用率已達到百分之百。
虎尾水道事務所在戰後為國民政府接收為虎尾自來水廠，隨著虎尾街的發展及配合虎尾都市計畫，虎尾的自來水廠由地方併入台灣省政府管轄。政府精省之後，虎尾自來水廠改歸經濟部管轄。