Bitevní lodě Hessen (vpředu) a Schleswig-Holstein v Kielském průplavu

Plány na výstavbu průplavů, jež by umožnily plout z Baltu do Severního moře přes německé řeky bez nutnosti obeplouvat Jutský poloostrov, vznikaly již před mnoha staletími. Na samotném Jutském poloostrově však byl první průplav postaven teprve roku 1784, v dobách, kdy Šlesvicko a Holštýnsko spadaly pod dánskou korunu. Nově vzniklá vodní trasa vedla z největší části po řece Eider, samotný kanál byl dlouhý 34 km, široký 29 m a hluboký 3,45 m – potřebám neustále se modernizující lodní dopravy tak zdaleka nedostačoval. Kníže Bismarck po anexi Šlesvicka a Holštýnska zvažoval výstavbu moderního průplavu, plán však po dlouhou dobu nebyl realizován; proti byl zejména polní maršál Helmuth von Moltke.

Teprve 3. června 1887 tak císař Vilém I. položil základní kámen nového průplavu, na jehož stavbě v následujících letech pracovalo devět tisíc dělníků a jehož stavba stála 156 milionů marek. Kanál vedl z Kielu na baltském pobřeží do Brunsbüttelu, ležícího při ústí Labe do Severního moře. Byl dlouhý 98 km, jeho trasa zdaleka nebyla přímá – přesto však zkrátil plavbu mezi oběma moři o zhruba 250 námořních mil neboli 460 km. 20. června 1895 byl průplav slavnostně uveden do provozu za přítomnosti Viléma II. a dostal jméno „Průplav císaře Viléma (I.)“ (Kaiser-Wilhelm-Kanal); v cizině byl známější jako Kielský průplav. Britský filmař Birt Acres pořídil při slavnostním otevírání průplavu minutu dlouhý film, který představuje první snímek natočený na německé půdě.

Technický pokrok vedl k tomu, že průplav ve své původní podobě nepostačoval potřebám nejmodernějších a největších válečných plavidel. Již v letech 1907–14 tak došlo k jeho přestavbě, jež stála dalších 242 milionů marek a umožnila, aby průplavem mohly proplouvat i německé dreadnoughty. Traduje se, že dokončení této přestavby bylo jedním z faktorů, které v předvečer první světové války přiměly německé elity k přesvědčení, že tehdejší postavení Německa je relativně výhodné a bude se jen zhoršovat.

Po válce byl průplav na základě Versailleské smlouvy zmezinárodněn, stejně jako hlavní německé říční dopravní tepny; tento status roku 1936 zrušil Adolf Hitler. Po skončení druhé světové války byl mezinárodní status průplavu obnoven; roku 1948 bylo německé označení průplavu změněno na „Severomořsko-baltský průplav“ (Nord-Ostsee-Kanal). V současnosti je možno jej překročit po deseti mostech, tunelem nebo přívozy. Kanál je na úrovni hladiny široký 102,5–162 m a u dna 44 až 90 m; jeho hloubka je 11 m. Všechny mosty se tyčí ve výšce 42 m nad hladinou. Kanál mohou s ohledem na mosty používat lodě, jejichž stožáry jsou vysoké maximálně 40 metrů. Maximální přípustná délka a šířka lodí, jež mohou kanálem proplouvat, je 235 m, resp. 32,5 m; takto rozměrná plavidla mohou mít maximální ponor 7 m, menší až 9,5 m. Kielský průplav je velice frekventovaný; roku 2015 jím proplulo celkem 32 901 lodí, jež vezly celkem 90,6 milionů tun nákladu.