三角洲主要是由長江帶來的泥沙衝淤而成，沖積層的厚度，由西向東從幾十米增加到400米。其底部是堅硬岩層。距今0.2億～0.1億年的喜馬拉雅運動，使長江三角洲大幅度下降。第四紀頻繁升降，其中晚更新世的一次冰期（大理冰期），海面下降低於現代海面的110～130米的深處。此後，進入冰後期，海水大舉入侵，長江三角洲所在地區的大部再次成爲淺海。直至距今7，500～6，000年前後，海面變化趨於相對穩定，開始了現代三角洲的發育。
泥沙在河口南北側堆積亦分別出現河口沙嘴。南側最早的一道沙嘴向東南延伸，至杭州灣後與錢塘江北岸沙嘴相接，把一部分淺海合圍成潟湖，是爲古太湖的前身。此後沙泥繼續堆積，形成湖沼平原，古沙嘴以東的地區，陸地不斷淤漲，形成濱海平原，根據考古和絕對年齡的測定，新三角洲發育以來，濱海平原以年平均40米的速度向海推進。
