三角洲主要是由长江带来的泥沙冲淤而成，冲积层的厚度，由西向东从几十米增加到400米。其底部是坚硬岩层。距今0.2亿～0.1亿年的喜马拉雅运动，使长江三角洲大幅度下降。第四纪频繁升降，其中晚更新世的一次冰期（大理冰期），海面下降低于现代海面的110～130米的深处。此后，进入冰后期，海水大举入侵，长江三角洲所在地区的大部再次成为浅海。直至距今7，500～6，000年前后，海面变化趋于相对稳定，开始了现代三角洲的发育。
泥沙在河口南北侧堆积亦分别出现河口沙嘴。南侧最早的一道沙嘴向东南延伸，至杭州湾后与钱塘江北岸沙嘴相接，把一部分浅海合围成潟湖，是为古太湖的前身。此后沙泥继续堆积，形成湖沼平原，古沙嘴以东的地区，陆地不断淤涨，形成滨海平原，根据考古和绝对年龄的测定，新三角洲发育以来，滨海平原以年平均40米的速度向海推进。
