台地の地層は上から赤褐色の関東ローム層、その下位に黄褐色の砂層である成田層、その下位は台地の基底をなす粘土層である。これらの地層が堆積した時代は、地質学でいう第四紀の洪積世であるから、この台地を洪積台地ともよんでいる。台地にきざみこんでいる谷や海岸の低地は、第四紀の洪積世につづく沖積世に堆積してできたから、この低地を沖積低地ともよんでいる。洪積台地の粘土層と成田層は海底に堆積した地層すなわち海成層である。この地層は関東平野にひろがっている台地をつくっているから、当時の関東平野は海底であったことがわかる。この海を「古東京湾」とよんでいる。古東京湾は南が安房山地・三浦半島・丹沢山塊がつながった一大半島をもって外洋と隔てていた。また西は三国山脈・関東山脈に囲まれ、北には阿武隈山脈・奥羽山脈がそびえていた。古東京湾は東のみ外洋につらなり、沖合に火山島があった。これが、今日の銚子台地の前身である。これらの三方向をめぐる山地から砂が運ばれて古東京湾に堆積して成田層をつくった。このようにして古東京湾は浅くなり、その面積は縮小した。
　古東京湾の陸化は地盤変動と海面変化による。この地盤変動は関東造盆地運動といい、この運動によって、関東平野の周辺が隆起して平野の中心が沈降する。千葉市における下総台地の分水界はこの地盤変動によって南東ほど高く、北西ほど低くなっている。この関東造盆地運動によって、現在の東京湾と印旛沼との中間に、南東―北西方向の微隆起地帯が海面から現われて分水界となった。つまり海底が隆起して海岸平野ができたのである。この海岸平野によって古東京湾は二分されて、東は現在の東京湾の前身である奥東京湾となり、西は利根川低地の前身である香取海となった。現在の台地をきざんで流れる河川の本流・支流はこの時期にできあがった。この関東造盆地運動は現在までもなおつづいている。