水海道市の台地は水田面に向かって崖を作り海抜二〇メートル程度の高台となっている。表面は有機質を含む表土に覆われているが、その下には赤土といわれる関東ロームの厚い層がみられる。この台地の形成については、地質年代で第四紀といわれる約二〇〇万年前にさかのぼってみる必要がある。何十億年という長い地球の歴史から見ると、この郷土の生活基盤を作っている台地の歴史は短い時間なのである。
　最初の氷期の始まりは約二〇〇万年前と考えられ、これを地質年代区分では第四紀の始まりとしている。このような、地球上の陸地の三分の一を厚い氷河や氷床が覆ってしまう寒さは四回も繰り返し訪れた。この四回の氷期は時代順では、ギュンツ・ミンデル・リス・ウルム氷期といわれ、このギュンツ氷期の始まりからウルム氷期の終わりまでを氷河時代と言い、ウルム氷期が終わってから現代までを後氷期と言う。そして氷期と氷期の間を間氷期と言い、間氷期は温暖な時代となる。氷河時代の間氷期には、氷期と比べ一〇〇メートル以上も海水面が上昇し、リス・ウルム間氷期といわれる約一二万年～七万年前には、古東京湾という浅い海が、関東地方の内陸部に最も広がり、本市もその中心附近に入っている。海水は沈んだ陸地を浸食し、平らにし、さらにその上に砂利や小石を堆積させていった。この堆積物を成田層群と呼んでいる。
　約七万年前のウルム氷期に入ると、海は退き、古東京湾の跡は広い海岸低地となった。最大の海退期は約二万年前で、海水面は現在より一〇〇メートルも低くなり、このため古東京湾の堆積物である成田層群は河川による浸食を受け多くの河谷が刻まれた。この取り残された面が現在の結城台地、猿島台地の基盤である。この時代は火山活動が現代より活発であり、この台地の上に火山より噴き出す火山灰を積もらせた。この層が関東ローム層という赤土の層である。
　成田層群のすぐ上に粘土層があるが、これは常総粘土層と呼ばれ、火山灰が水中で風化してできたものである。
　関東ローム層の本市における噴出源は、ローム層に含まれる鉱物組成から、富士、箱根によるものと推定される。
　この時代を第四紀の中でも、洪積世と呼びこの時代にできた地層を洪積層と言い、本市の台地は全部この層に含まれている。