形成した平野は、現在の小笠地域まで広がっていたと考えられています。その後、更新世の時代(180万年前から1万年前)に、小笠山と牧之原台地が隆起したことで、平野は現在の形に近くなり、また、大井川もその流れを東へと変えることになりました。山岳地帯は、脆弱な地質条件と急峻な地形、そして多雨地帯という条件が合わさり、日本でも有数の山崩れ地帯となっています。川へと流出する土砂は膨大な量となり、当然、その土砂は下流へ下流へと運ばれることになります。大井川は、洪水のたびに上流から運ばれてきたこの土砂を平野に積もらせてきました。通常、土砂の流出量が多い河川の下流域では、扇状地の先に土粒子の細かい平野が形成されることが多いのですが、この扇状地の先にはすぐに海が迫っています。これは、急深な海岸構造と海岸に沿って流れる海流の影響で、扇状地の先に積もるはずの土砂が海へと拡散してしまうためと考えられています。大井川平野は、海が近い扇状地であるがために粒の大きな砂や礫を多く含み、この土壌が水を地下へと浸透させてしまうことが水不足の一因となっていました。仮に海岸線の地形と海流の強さがもう少し違っていたら、水不足はそれほどまでに至らなかったのかもしれません。