まずは関係する地形の変化を見ていこう。

利根川は全国で 2番目に長く、流域面積では最大の河川である。現在は群馬県の山間部を源流域として同県内、群馬・埼玉県境、茨城・千葉県境を流れて銚子で太平洋に注ぐ。また鬼怒川は栃木県の山間部から同県内を還流し、茨城県の南西部を流れて利根川に合流する河川で、長さ・流域面積ともその最大の支流である。しかしどちらも、はじめからこのように流れていたわけではない。

大河川は上流部から大量の土砂を運び、その流域を埋め立てて平らな土地をつくっていく。それが四方を山々に取り囲まれたところであれば盆地であり、河口がある海に接したところであれば平野 (沖積平野) である。関東平野も、そうした作用をひとつの要因として現在の形に定まった。たとえば中川低地および東京低地と呼ばれる、埼玉県・東京都の東部で千葉県と接する付近の低地には、深いところで 60～70メートルに達するか、あるいはそれを越えるような深い谷が地下に存在する。それを河川が供給する大量の土砂が埋め立てたことで現在の景観が形成された。

そうした分厚い堆積層が形成される過程は、日本で文字による記録が行われるようになるころにはほとんど終わっていた。視点を変えれば、こうして平坦な低地が出来上がってようやく大規模な稲作を行えるようになり、やがて文字を受け容れられるほどに、あるいは文字を必要とするほどに文化は成熟して律令国家にいたるわけである。一方で河川の運動が止まったはずもなく、河川の恩恵を受けた文化は、河川の脅威をどうしたら回避あるいはせめて緩和できるのか、常に考えなければならなくなった。

沖積平野を流れる河川は、自身がつくり出した自然堤防によってその流路 (河道) を固定する。つまり洪水のときに運ばれてくる土砂は流路から溢れ、その両側に堆積して微高地を形成する。これが自然堤防であり、通常の流量であれば自然堤防で固定された範囲しか流れない。再び洪水があれば自然堤防を越えるかもしれないが、溢れた水は自然堤防の向こうに溜まって後背湿地をつくる一方、土砂は自然堤防を補強して、やがて水量が落ち着けば川は再びもとの流路を流れていく。しかし河道にも土砂は堆積するから、これもやがて限界に達して川は別の河道を探すことになり、こうして河川の流路は変化する。ただしほとんど勾配のない平野では、河川はまるでのたうつように曲がりくねって流れ、また頻繁に分流と合流を繰り返して網の目状の流域を形成する。流路が変わるといってもそれは漸次進行するものであって、新たな流路はかつて流れていたところかもしれない。

68の「国(クニ)」が確定した 9世紀はじめ、利根川と鬼怒川の本流は以下のような流路を流れていたと推定されている。

この流路はその後、古代～中世に以下のような変化があったと考えられている。これらはすべて主要な流路 (本流) の変化であって、またそれも次第に進行していった。

さらに近世はじめまでに以下のような変化があったとされる。

江戸期に入ると、本格的に人工的な流路変更が行われるようになった。まず元和年間(1615～1624) に以下の変更が行われた。

寛永年間(1624～1644) には以下の変更が行われた。この結果、利根川本流の流路が青色の矢印のように多様化する。

これにより、古代はより西を流れていた利根川は東へ移って「新川」を流れるようになった。「江戸川」の原形である。また現在の利根川のように東京湾 (江戸湾) ではなく銚子へ向かう流路 (新川通～赤堀川～常陸川) が開通し、さらに鬼怒川・小貝川の流路も定まった。ただし各流路はその後も拡幅・浚渫が行われ、すぐに十分な流量が安定したわけではない。特に赤堀川の流量が十分になるのは元禄年間(1688～1704) と考えられ、現在の利根川と変わりない姿を想像できるのはそれ以降のことである。