万泉水塔始建于1934年。1933年，伪奉天市政公署成立市自来水筹备处，始称净水道工程。从翌年4月开始，由自来水筹备处开工修建了万泉水源地，占地10560平方米，建水塔1座，砼体圆形井4眼，电机水泵3台套。1935年8月竣工，配套工程如供水井、泵房等，于1936年6月建成并通水，日送水量1.5万吨，市内设25处售水站开始营业。主要是向城内大小南街和原商埠地供水。同期建成的还有中山公园供水塔。万泉公园水源地的建成是沈阳市政供水之始，万泉水塔亦是沈阳最早的供水塔。

万泉水塔是钢筋混凝土结构，单一灰白色，呈圆形，塔高约50余米，塔体可分为地下基础部分、地上贮水槽及上部塔顶三部分。地下基础部分异常坚固，深深筑于地下。其中管道纵横，控室多处。在圆形基础上面有12根长方形水泥柱，环绕圆形基础均衡排列，支撑着圆形贮水槽和水槽四周的防寒外壁。贮水槽下面是圆筒形围壁，直连基础。圆筒围壁四面，开设一个拱券式铁门，其门上方镶嵌一块匾额，阴刻“甘泉滂泽”4个大字。上部封檐部分设计精巧，独具匠心。水塔随着柱头向外翻卷以缓冲，顺势封塔顶。塔顶略带三角形弧状，圆顶中心建一方形小亭，其四柱端似花蕊上翘，中间扣以半球形亭顶，尖端设避雷针，简捷而又明快。