ניתן לחלק את הפיתוח של מדי מים לשלושה שלבים:
השלב הראשון הוא תקופת מדי המים המכניים המסורתיים. סוג זה של מד מים מממש את התצוגה המצטברת של זרימת מים באמצעות מכשיר מכני פשוט, בעל חסרונות ברורים כגון דיוק מדידה נמוך, יכולת מניעת הפרעות ירודה וחיי שירות קצרים, ואינו יכול לענות על צורכי ניהול המידע.
השלב השני הוא תקופת המעבר לדו-קיום של מדי מים מכניים חכמים ושל מדי מים מכניים מסורתיים. מאז 2003, עם התפתחות חיישנים, תקשורת ותדרי רדיו, נולדו מדי מים מכאניים חכמים, המממשים פונקציות כמו איסוף ושידור נתונים, שימוש במים בתשלום מראש ובקרת שסתומים ברשת. עם זאת, שיטת מדידת הליבה שלה עדיין משתמשת במכשירים מכניים, והביצועים שלה דומים לאלו של מדי מים מכניים מסורתיים.
השלב השלישי החל בשנת 2013 כאשר יצרני הזרם המרכזי החלו להשתמש בטכנולוגיית חישה אלקטרונית לייצור מדי מים אלקטרוניים. בהשוואה למדדי מים מכניים, למדי מים אלקטרוניים יש את היתרונות של דיוק גבוה, ללא בלאי, אובדן לחץ קטן וצריכת חשמל נמוכה. במקביל, הם יכולים לממש פונקציות כמו ניטור זרימה בזמן אמת, זיהוי רשתות צינורות וניתוח נתונים. כיום, היישומים המסחריים המוצלחים ביותר הם מדי מים אולטראסוניים ומדדי מים אלקטרומגנטיים.
ניתן לחלק מדי מים חכמים למדי מים מכאניים עם מכשירים אלקטרוניים ומדי מים אלקטרוניים:
מד המים המכני עם התקן אלקטרוני מצויד במכשיר אלקטרוני על מד המים המכני, הממיר אותות מכניים לאותות חשמליים, ויכול לממש פונקציות כגון תקשורת מרחוק, תשלום מראש ובקרת שסתומים.
מדי מים אלקטרוניים משתמשים בעקרונות אלקטרומגנטיים, קוליים או סילונים למדידה, והם בעלי מאפיינים של דיוק גבוה, טווח רחב, חיים ארוכים ואובדן לחץ קטן. מדי מים אולטראסוניים הם כיום הנפוצים ביותר. מדי מים אלקטרומגנטיים משמשים בפרויקטים של אספקת מים עירונית ושימור מים. יש להם את היתרונות של עיבוד דיגיטלי מלא, דיוק מדידה גבוה ואנטי-הפרעות חזק, ומממשים את הפונקציות של מדידת זרימה דו-כיוונית והעברת נתונים אלחוטית.
מוצרי מדי מים חכמים נפוצים כוללים בעיקר מדי מים מרוחקים אלקטרוניים, מדי מים מרוחקים אלקטרוניים הנשלטים על ידי שסתומים, מדי מים בתשלום מראש, מדי מים קוליים ומדדי מים אלקטרומגנטיים.
נכון להיום, קיימות שלוש שיטות נפוצות לקריאת מונים מרחוק של מדי מים חכמים: NB-IoT, LoRa ו-GPRS. NB-IoT משתמשת ברשת סלולרית ויש לה כיסוי רחב, אבל זה התחיל מאוחר. LoRa משתמשת ברצועות תדרים ללא רישיון, היא פשוטה וקלה לפיתוח, ובעלת חיי סוללה ארוכים, אך נדרשת קריאת מונים ידנית לאיסוף נתונים. טכנולוגיית GPRS בשלה ומהירות השידור גבוהה, אך קיבולת המשתמש וחיי הסוללה גרועים יותר מ-NB-IoT.
עבור מפעלי אספקת מים, בעוד שהם יורשים את הפונקציות של מדי מים GPRS, מדי מים NB-IoT בעלי קיבולת משתמש גדולה יותר, חיי סוללה ארוכים יותר וכיסוי אותות חזק יותר, המהווה פתרון טוב יותר לקריאת מונים מרחוק.